Comportamiento y fisiología del control social de

Transcripción

AUTOR: FELIPE ALONSO
DIRECTOR: DR. MATÍAS PANDOLFI
Comportamiento y fisiología del control social
de la reproducción en el pez cíclido Cichlasoma dimerus
(Heckel, 1840)
Laboratorio de Neuroendocrinología y Comportamiento
Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires
Tesis de Licenciatura - Diciembre 2011
Comportamiento y Fisiología del Control Social de la Reproducción en Cichlasoma dimerus
Los siguientes trabajos fueron realizados durante el desarrollo de la presente tesis de licenciatura:
TRABAJOS PUBLICADOS
Alonso F, Honji RM, Renata Guimarães Moreira R, Pandolfi M. 2012. Dominance
hierarchies and social status ascent opportunity: Anticipatory behavioral and
physiological adjustments in a Neotropical cichlid fish. Physiology and Behavior.
doi:10.1016/j.physbeh.2012.04.003
Alonso F, Cánepa M, Guimarães Moreira R, Pandolfi M. 2011. Social and reproductive
physiology and behavior of the social cichlid fish Cichlasoma dimerus under
laboratory conditions. Neotropical Ichthyology. 9(3): 559-570.
Pandolfi M, Cánepa MM, Meijide FJ, Alonso F, Vázquez GR, Maggese MC y Vissio PG
(2009). Studies on the reproductive and developmental biology of Cichlasoma
dimerus (Perciformes, Cichlidae). Review. Biocell 33(1): 1-18.
ASISTENCIA A CONGRESOS CON PRESENTACIÓN DE TRABAJOS
Alonso F, Pandolfi M (2010). Oportunidad de ascenso de estatus social: adecuaciones
comportamentales y fisiológicas previas. XII Jornadas Anuales de la Sociedad
Argentina de Biología. Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Resúmenes p. 28
Alonso F, Pandolfi M. (2009). Reproductive hierarchy dynamics in males of the cichlid
fish Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) under laboratory conditions. First Joint
Meeting of the Argentine Society for Neurosciences (SAN) and the Argentine
Workshop in Neurosciences (TAN). Huerta Grande, Córdoba. Resúmenes p. 245.
Alonso F, Quagio Grassiotto I, Pandolfi M (2009). Comportamiento Social y
Reproductivo de Cichlasoma dimerus (Perciformes; Cichlidae) en Cautiverio.
XVIII Encontro Brasileiro de Ictiología.
Alonso F, Canepa MM, Lo Nostro FL, Maggese MC, Pandolfi M (2007).
Cichalsoma dimerus: a fish model for studying stress and social control of
reproduction. NS-P03. Biocell, Vol 31 (Suppl): pp 153.
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Felipe Alonso
AGRADECIMIENTOS
La presente tesis de licenciatura está dedicada a la memoria del ex Presidente
Argentino, Dr. Néstor Kirchner por haber recuperado, a través de políticas activas e
inversión, la calidad de la ciencia y la educación en la Argentina; por promover la
integración americana y la justicia social.
Al Estado de la Nación argentina por brindarme a través de la Universidad de Buenos
Aires la posibilidad de tener una formación de excelencia y gratuita y haberme
otorgado una beca de investigación que me ayudó a realizar la presente tesis de
licenciatura. Espero poder retribuirle al Pueblo de la Nación Argentina mi formación a
través de mi desempeño como docente e investigador.
A mi director, Matías Pandolfi, por haberme guiado y enseñado pacientemente a
lo largo de esta tesis y haber puesto a mi disposición todos los elementos
necesarios para la realización de la misma.
A todos los compañeros del laboratorio por su buena predisposición, ayuda y asesoramiento cada vez que lo necesité y por el tiempo compartido.
A mi familia, por el apoyo económico y moral recibido durante estos años, sin los cuales no
hubiera podido realizar esta carrera y por lo que les estaré siempre agradecido.
A mi novia, Estefanía di Pasquo y a su familia por todo el apoyo que siempre me brindaron.
A Florencia Sola por las pertinentes y valiosas sugerencias y aportes al diseño de la presente tesis.
A Pablo Calviño e Ignacio García por las charlas, comentarios, sugerencias, por los viajes de
pesca y el tiempo compartido en estos años.
"He aquí mi secreto, que no puede ser más
simple: sólo con el corazón se puede ver
bien; lo esencial es invisible para los ojos."
Antoine de Saint-Exupéry (1943, "El Principito")
-2-
INDICE
TRABAJOS PUBLICADOS........................................................................................................... 1
ASISTENCIA A CONGRESOS CON PRESENTACIÓN DE TRABAJOS ........................................... 1
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................. 2
RESUMEN ................................................................................................................................. 5
ABSTRACT ................................................................................................................................. 6
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 7
2. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................................................. 11
2.1. Animales................................................................................................................... 11
2.2. Diseño Experimental................................................................................................ 15
2.2.1. Experimento 1: Fisiología y comportamiento social y reproductivo............. 15
2.2.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social....................... 17
2.3. Medición de Hormonas ........................................................................................... 19
2.3.1. Concentración plasmática de cortisol, testosterona y 11-cetotestosterona.........19
2.3.2. Semi-cuantificación del contenido hipofisario de β-FSH, β-LH, y SL.............. 20
2.4. Análisis Estadístico................................................................................................... 21
2.4.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social....................... 21
3. RESULTADOS...................................................................................................................... 22
3.1.2. Dimorfismo sexual.......................................................................................... 22
3.1.3. Patrón de coloración....................................................................................... 23
3.1.4. Comportamiento social: Establecimiento de los territorios.......................... 25
3.1.5. Comportamiento Reproductivo...................................................................... 27
3.1.6. Índices gonadosomáticos................................................................................ 31
3.1.7. Niveles plasmáticos de cortisol.......................................................................31
-3-
Felipe Alonso
3.1.8. Contenido hipofisario de β-FSH, β-LH y SL..................................................... 31
3.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social ............................... 32
3.2.1. Jerarquía social, pareja reproductiva y oportunidad de ascenso social...........32
3.2.2. Relación entre el tamaño de los individuos y la dominancia.........................33
3.2.3. Relación entre los índices organosomáticos y la dominancia........................34
3.2.4. La dominancia y las concentraciones plasmáticas de cortisol................................ 35
3.2.5. La dominancia y las concentraciones de testosterona y 11-cetotestosterona........... 36
3.2.6. La dominancia y el contenido hipofisario de β-FSH, β-LH y SL.......................37
4. DISCUSIÓN......................................................................................................................... 38
4.1. Experimento 1: Fisiología y comportamiento social y reproductivo..................... 38
4.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social ............................... 43
5. BIBLIOGRAFÍA CITADA ...................................................................................................... 49
6. ANEXO ............................................................................................................................... 52
6.1. Definiciones de algunos términos utilizados en este trabajo ................................ 52
6.2. El hipotálamo y la hipófisis en los peces teleósteos. ............................................. 52
6.3. Gonadotrofinas en peces teleósteos ...................................................................... 53
6.4. Esteroides sexuales en peces .................................................................................. 54
6.5. Cortisol en peces ..................................................................................................... 54
6.6. Somatolactina .......................................................................................................... 55
6.7. Bibliografía Citada en el Anexo ............................................................................... 56
-4-
RESUMEN
En este trabajo se describen por primera vez el comportamiento social y reproductivo del pez cíclido
neotropical Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) [Perciformes; Cichlidae], endémico de la cuenca del
Paraná, desde un enfoque integral, incluyendo características morfológicas y fisiológicas. Este pez
incubador de substrato presenta cuidado biparental de las crías y una jerarquía de dominancia que
determina el acceso a territorios reproductivos entre los machos, y a machos con territorios entre las
hembras. Antes de que comenzaran los comportamientos reproductivos se observó un comportamiento gregario asociado a una coloración corporal pálida. Luego, se observó el establecimiento de una
jerarquía de dominancia a través de interacciones agresivas. Los individuos territoriales presentaron un
patrón de coloración corporal brillante y los individuos no territoriales uno gris opaco. Los individuos
reproductivos presentaron la región ventral oscurecida. Los despliegues de cortejo fueron similares a
los de amenaza y tuvieron la característica común de aumentar el área visible de los peces. El macho
dominante fue siempre el más grande, sugiriendo que probablemente la fuerza/tamaño de los
individuos sea un factor determinante en el establecimiento de las jerarquías y que estas características
seleccionadas intrasexualmente pueden haber sido reforzadas por selección intersexual. Los machos
reproductivos presentaron un mayor contenido hipofisario de hormona folículo estimulante (β-FSH) y
somatolactina (SL) que aquellos no reproductivos, mientras que no se encontraron diferencias entre las
hembras. Tampoco se encontraron diferencias entre los índices gonadosomáticos de los machos. Los
individuos no reproductivos presentaron niveles plasmáticos mayores 0. cortisol para ambos sexos.
Aunque los individuos reproductivos dominantes podrían estar inhibiendo la reproducción de los peces
de menor jerarquía a través de interacciones de contacto físico, aumentando sus niveles de cortisol y
disminuyendo el contenido hipofisario de FSH y SL, esto no se vería reflejado a nivel gonadal en los
tiempos evaluados en el presente experimento. En un segundo experimento, la jerarquía social de los
individuos no reproductivos fue caracterizada de forma independiente para ambos sexos. A su vez, se
estudió la relación de esta jerarquía con la probabilidad de ascenso en el estatus social. Los individuos
de ambos sexos que se encontraban en el rango superior de la jerarquía social, ascendieron de estatus
social cuando se generó dicha oportunidad, lo que indicaría que la dominancia está directamente
relacionada con la probabilidad de ascenso social. La dominancia estuvo positivamente correlacionada
con el tamaño de los individuos en el caso de los machos, no así en las hembras, lo que sugiere que en
este último caso la dominancia podría estar relacionada con características intrínsecas como la
agresividad o la personalidad en lugar del tamaño corporal y/o de los ovarios. Se registraron variables
fisiológicas y morfométricas relacionadas a la reproducción, el estrés y la coloración corporal en los
individuos no reproductivos y se las correlacionó con la dominancia y la probabilidad de ascenso social.
La dominancia estuvo correlacionada negativamente con los niveles de cortisol en plasma para ambos
sexos. No se detectó una correlación entre la dominancia y los niveles de andrógenos en plasma
(testosterona y 11-cetotestosterona). No hubo correlación entre la dominancia y las variables
morfológicas y fisiológicas seleccionadas en las hembras, lo que sugiere que no hay inhibición
reproductiva en este sexo a nivel fisiológico y que todas las hembras parecerían estar listas para la
reproducción. Por el contrario, la jerarquía social de los machos no reproductivos presentó una
correlación positiva con el contenido hipofisario de la hormona folículo estimulante (FSH), y los índices
gonadosomáticos. Esto sugiere un mecanismo adaptativo de los machos no reproductivos, ajustando la
inversión reproductiva en relación con su probabilidad de ascenso en el estatus social, traduciendo la
percepción de su posición en la jerarquía social en una señal fisiológica a través de los niveles
plasmáticos de cortisol, los cuales regulan la inversión en los testículos a través de la inhibición
hipofisaria de FSH, lo que representa una respuesta anticipatoria a la oportunidad de ascenso en el
estatus social.
Palabras
claves:
Comportamiento
agresivo,
gonadosomáticos, Gonadotrofinas, Somatolactina.
-5-
Cichlidae,
Cortisol,
Índices
Felipe Alonso
ABSTRACT
In this work the social and reproductive behavior of the Neotropical fish Cichlasoma dimerus
(Heckel, 1840) [Perciformes: Cichlidae], endemic to the Paraná River basin, is described for
the first time using a comprehensive-integral approach, including morphological and
physiological features. This substrate breeding fish has biparental care of the fry and
presents a dominance hierarchy that determines access to breeding territories among males,
and to males with territories among females. Gregarious behavior as sociated with a pale
body color, was observed before reproductive behaviors started. Afterwards, a dominance
hierarchy was established through aggressive interactions. Territorial individuals had bright
body color patterns and non-territorial an opaque grey one. Black ventral coloration was
associated with reproductive individuals. Courtship displays, which were similar to
threatening displays, had the common effect of increasing the visible area of the individual.
The dominant male was always the largest one suggesting that size is probably a major factor
determining the hierarchy establishment and that these intra-sexually selected traits may
have been reinforced by inter-sexual selection. Reproductive males had higher pituitary
levels of β-follicle stimulating hormone (β-FSH) and somatolactin (SL) than non-reproductive
ones, while no differences were found among females. No differences were found among
male gonadosomatic indexes. Non-reproductive individuals had higher plasma cortisol levels
for both sexes. It is possible that dominant reproductive individuals will be inhibiting
reproduction of subordinate fish through physical contact, increasing their cortisol levels and
diminishing FSH and SL pituitary content. However, this was not reflected as an inhibition at
the gonadal level in our experimental design. In a second experiment, the social hierarchy of
non-reproductive individuals was characterized, independently for both sexes and its
relationship to the opportunity for social status ascent. Female and male individuals who
were located on the top rank of the social hierarchy, ascended in social status when the
opportunity arose, therefore indicating that dominance is directly correlated with social
ascent likelihood. Dominance was positively correlated with size in males but not in females,
suggesting for the latter a relationship with intrinsic features such as aggressiveness or
personality rather than to body and/or ovarian size. Physiological and morphometrical
variables related to reproduction, stress and body color were measured in non-reproductive
fish and correlated with dominance and social ascent likelihood. Dominance was negatively
correlated with plasma cortisol levels for both sexes. No correlation with dominance was
found for androgen plasma levels (testosterone and 11-ketotestosterone). No correlation
was detected between dominance and the selected morphological and physiological
variables measured in females, suggesting no reproductive inhibition in this sex at a
physiological level and that all females seem to be ready for reproduction. In contrast, social
hierarchy of non-reproductive males was found to be positively correlated with follicle
stimulating hormone (FSH) pituitary content levels and gonadosomatic indexes. This suggests
an adaptive mechanism of non-reproductive males, adjusting their reproductive investment
in relation to their likelihood for social status ascent, as perceived by their position in the
social hierarchy. This likelihood is translated into a physiological signal through plasma
cortisol levels that inhibit gonad investment through pituitary inhibition of FSH, representing
an anticipatory response to the opportunity for social status ascent.
Key words: Aggressive behavior,
Gonadotropins, Somatolactin.
Cichlidae,
-6-
Cortisol,
Gonados omatic
index,
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo de esta tesis de licenciatura es aportar al conocimiento de las interacciones
existentes entre el contexto social, el comportamiento, la fisiología y la reproducción de los
individuos, utilizando como modelo biológico a un pez neotropical de agua dulce presente en
la Argentina (La Chanchita: Cichlasoma dimerus). Este tipo de estudios no sólo constituyen un
aporte al conocimiento de la biología de estos organismos y, por extrapolación, a la biología en
general en esos aspectos, sino que también sientan las bases para ulteriores estudios con
potencial aplicabilidad en acuicultura y conservación de la biodiversidad.
Entre los animales sociales, la dominancia puede tener consecuencias de largo término
sobre la fisiología de los individuos. Existen marcadas interacciones entre el comportamiento y los sistemas endocrino y nervioso, que a su vez modulan las interacciones entre
un animal y su ambiente social y físico. Por ejemplo, se ha observado que el estatus social
de dominancia controla la fertilidad (Fraley y Fernald, 1982; Abbot et al., 1998; Faulkes y
Bennet, 2001), suprimiendo la maduración gonadal en individuos subordinados (Barret et
al., 1990), y también influye sobre la tasa de crecimiento (Hofmann et al., 1999), el estrés
(Fox et al., 1997; Abbot et al., 2003) y la neurogénesis, ya que se observó en ratas que los
individuos dominantes presentaban un mayor número de neuronas nuevas en el giro
dentado del hipocampo (Kozorovitskiy y Gould, 2004). Aunque la regulación social de
varios mecanismos fisiológicos es un fenómeno ampliamente estudiado, es poco lo que se
conoce sobre los mecanismos que relacionan al ambiente social con los cambios
fisiológicos asociados a la dominancia.
Muchos peces teleósteos exhiben un amplio rango de respuestas comportamentales a estímulos
ambientales y sociales, frecuentemente asociados con su reproducción. Por otra parte, el efecto
del comportamiento sobre la fisiología reproductiva también ha sido constatado y pueden
mencionarse numerosos ejemplos al respecto, como ser cambios reversibles en la competencia
reproductiva, adopción de distintas estrategias reproductivas dentro de un sexo, y cambios
reversibles o permanentes en el sexo gonadal (Ross, 1990; Taborsky, 1994).
Por otra parte, los cíclidos (Perciformes: Cichlidae), una familia ampliamente distribuida de
peces teleósteos que comprende a tres grandes clados monofiléticos: el Madagascar/Indio,
el Africano y el Neotropical (Farias et al., 2000), han sido ampliamente estudiados en el
campo del control social de la reproducción dado que exhiben complejos comportamientos
sociales, territorialidad y cuidado parental de la progenie (Keenleyside, 1991); sin embargo,
las especies más estudiadas son de origen africano: Astatotilapia burtoni (Günther, 1894) y
Oreochromis mossambicus (Peters, 1858) (Fox et al., 1997; Ogawa et al., 2006; Grosnick et
al., 2007; Kustan et al., 2011; Antunes y Oliveira, 2009; Oliveira et al., 2009). En cambio, la
fisiología y el comportamiento de los cíclidos Neotropicales es poco conocida y estudiada.
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Felipe Alonso
Durante el ascenso en el estatus social en A. burtoni ocurren rápidos cambios fisiológicos y
genómicos (Burmeister et al., 2005; Maruska y Fernald, 2010; Maruska y Fernald, 2011;
Maruska et al., 2011). A su vez, en esa especie se observó que los machos no-territoriales y
los animales que están ascendiendo de estatus social muestran un incremento en la tasa de
crecimiento, mientras que los machos territoriales y los animales que descienden de estatus
social presentan una menor tasa de crecimiento o incluso una reducción de su tamaño
(Hofmann et al., 1999). También se observaron cambios en el tamaño de las neuronas
involucradas en el control del crecimiento (ej.: neuronas que expresan somatostatina)
(Hofmann et al., 2000) y en las neuronas GnRHérgicas (Fox et al., 1997) y diferencias en la
fisiología reproductiva entre peces territoriales y no territoriales de esta especie,
probablemente mediadas por cortisol, relacionada a respuestas fisiológicas frente a
situaciones de estrés (Fox et al., 1997). Sin embargo, es importante destacar que
recientemente se ha demostrado que los individuos subordinados de A. burtoni retienen la
competencia reproductiva durante la supresión social (Kustan et al., 2011).
Los cíclidos neotropicales, con más de 400 especies válidas, aún no han sido estudiados
ampliamente a nivel comportamental y, menos aún, con respecto al efecto de las
interacciones intraespecíficas sobre la reproducción, el comportamiento social y su
correlato fisiológico. Sólo en el cíclido convicto Amatitlania nigrofasciata (Günther, 1867)
de Centroamérica, estas características han sido más extensamente estudiadas (ej.:
Noonan, 1993; Nuttal y Keenleyside, 1993; Wisenden, 1995). Por ello, para el presente
trabajo se eligió como modelo experimental a Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840), un
cíclido Neotropical que habita en la cuenca de los Ríos Paraná y Paraguay, generalmente
en ambientes de baja o nula velocidad de corriente y densamente vegetados, siendo una
especie muy abundante y frecuente en este tipo de ambientes (obs. pers.) que posee una
alimentación basada principalmente en insectos acuáticos (Casciotta et al., 2005). Esta
especie puede mantenerse en acuario fácilmente y se reproduce a una alta frecuencia
(cada unos 15 días si se retiran las crías luego de la primer semana post-ecolsión) durante
unos 6 meses del año, en condiciones de fotoperiodo natural de la ciudad de Buenos Aires
(desde Noviembre a Abril, cuyos fotoperiodos son aproximadamente de 14 y 12 hs
respectivamente), y a lo largo de todo el año, bajo un fotoperiodo largo (14 hs) y temperatura controlada (20-26) ºC. Estas características ventajosas para su manutención y estudio
en condiciones de laboratorio, hacen de C. dimerus un interesante modelo biológico para
realizar estudios reproductivos y comportamentales (Pandolfi et al., 2009). Además, dado
que esta especie presenta un complejo sistema social y comportamientos reproductivos
relativamente estereotipados, es un modelo ideal para estudiar las interacciones entre la
reproducción y el entorno social de los individuos.
El primer objetivo de esta tesis fue poner a prueba 2 hipótesis. Hipótesis 1: los individuos
no reproductivos se encuentran inhibidos reproductivamente por el contexto social en
algún punto del eje hipotálamo-hipófisis-gónada y esa inhibición ocurre a través de algún
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mecanismo vinculado con el estrés. Para ello se diseñó un experimento que permitiera
evaluar el efecto del contexto social sobre algunos parámetros de la fisiología reproductiva
de los individuos y, simultáneamente, describir de manera detallada el comportamiento
social y reproductivo de C. dimerus en condiciones de laboratorio. Para ambos sexos, se
compararon individuos reproductivos con individuos inhibidos socialmente de
reproducirse, respecto a parámetros reproductivos, como el índice gonadosomático y el
contenido hipofisario de gonadotrofinas (hormonas relacionadas con la fisiología
reproductiva), como la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH).
También se cuantificaron los niveles plasmáticos de cortisol, hormona sintetizada en la
glándula adrenal relacionada con respuestas fisiológicas a situaciones de estrés. Además,
se analizó el patrón de coloración corporal de los individuos y el contenido hipofisario de
somatolactina (SL) entre los individuos de diferentes estatus social, dado que en trabajos
previos en esta especie y en el Corvinón Ocelado Sciaenops ocellatus (Linnaeus, 1766) se
observó un efecto de SL en la adaptación del color corporal al color de fondo del ambiente
(Zhu y Thomas, 1996; Cánepa et al., 2006). Además, en otro trabajo en el pejerrey
Odontesthes bonariensis (Valenciennes, 1835), se encontraron diferencias entre las
hembras sexualmente activas y aquellas que se encontraban en reposo en las áreas
inmunoreactivas (ir) de células de somatolactina y también se observó una correlación
positiva entre el área celular ir-SL y los índices gonadosomáticos. En los machos de
pejerrey, esta correlación no fue encontrada (Vissio et al., 2002). Observaciones
preliminares en C. dimerus mostraron diferencias en el patrón de coloración relacionado a
los diferentes estatus sociales y a las diferentes etapas del periodo reproductivo. En
consecuencia, se decidió describir los diferentes patrones de coloración asociados a los
diferentes estatus sociales, al mismo tiempo que analizar el contenido hipofisario de SL.
En este primer experimento se observó que los individuos inhibidos socialmente de
reproducirse mantenían una jerarquía social entre sí y, dado que estos peces en sus
ambientes naturales sufren constantes variaciones ambientales, como por ejemplo
inundaciones, y están sometidos a depredación, se hipotetizó que este tipo de circunstancias
generan oportunidades para estos individuos de ascender de estatus social y reproducirse. Si
la probabilidad de ascenso social está correlacionada con la jerarquía, entonces sería de un
valor adaptativo positivo para los individuos no reproductivos, si éstos pudieran ajustar su
fisiología reproductiva en función de la probabilidad de ascender de estatus social y
reproducirse. En consecuencia, se plantearon dos hipótesis principales y se realizó un nuevo
experimento para ponerlas a prueba. Hipótesis 1: la jerarquía social de los individuos
inhibidos socialmente de reproducirse está correlacionada con la probabilidad por parte de
los mismos de ascender a un estatus social reproductivo. Hipótesis 2: los individuos inhibidos
socialmente de reproducirse presentan diferencias a nivel de su fisiología reproductiva
asociadas con esta probabilidad. Esta última hipótesis tiene como supuesto que los ajustes
en la inversión reproductiva en función de la probabilidad de reproducirse del individuo
podrían resultar ser de un valor adaptativo positivo.
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Felipe Alonso
Durante la temporada reproductiva, algunas especies establecen una jerarquía de
dominancia social que determina el acceso a la reproducción y a recursos para aquellos
individuos de mayor rango social (Dewsbury, 1982). La depredación o los cambios
ambientales pueden generar una oportunidad de ascenso en el estatus social para los
individuos de menor rango, permitiéndoles reproducirse. La posibilidad de una respuesta
anticipatoria previa al ascenso en el estatus social no ha sido aún estudiada. ¿Es posible
que los individuos no reproductivos puedan ajustar su inversión reproductiva, como una
respuesta fisiológica anticipada, en relación a su probabilidad de ascenso en el estatus
social? ¿Pueden los peces censar esta probabilidad a través de su rango social y traducirlo
en una respuesta fisiológica anticipatoria? En base a estas preguntas, otro objetivo que se
planteó en la presente tesis fue caracterizar la jerarquía de los individuos noreproductivos. Si la jerarquía social predice la probabilidad de ascenso en el estatus social,
entonces podría ser de un valor biológico adaptativo positivo que el rango pudiera ser
traducido en una señal fisiológica regulando la inversión reproductiva.
El primer objetivo de este segundo experimento fue caracterizar la jerarquía social y predecir
cuál de los individuos no-reproductivos ascenderá de estatus a través de manipulaciones del
entorno social. En segundo lugar, se estudió la relación entre la jerarquía de los individuos
no-reproductivos y algunas variables fisiológicas y morfológicas relacionadas con la
reproducción, el estrés y la coloración corporal. Tres hipótesis fueron testeadas en este
experimento: a) Los individuos de un rango mayor en la jerarquía social ascienden de estatus
social y forman una pareja reproductiva cuando una oportunidad de ascenso social se
presenta; b) El rango en la jerarquía social de los individuos está determinado por su tamaño
y peso corporal relativos; y c) La jerarquía de los individuos no reproductivos está
correlacionada con los niveles de diferentes hormonas relacionadas a la reproducción, la
dominancia y la coloración corporal, en particular, con el contenido hipofisario de β-FSH, SL y
β-LH, y concentraciones plasmáticas de cortisol, y andrógenos (testosterona y 11-cetotestosterona), que en otras especies de cíclidos se observó que están relacionados a cambios
en el estatus social de los individuos, en Astatotilapia burtoni (Maruska y Fernald, 2011) y a
la dominancia en Oreochromis mossambicus (Oliveira et al., 2009).
Dado que las estrategias reproductivas, los comportamientos sociales y la fisiología
asociada a éstos pueden diferir entre ambos sexos, se decidió poner a prueba estas
hipótesis de forma independiente para machos y hembras.
Para más información sobre las hormonas y sistemas estudiados en esta tesis y una
definición de algunos de los términos utilizados en la misma consultar el Anexo.
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2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1.
Animales
Los ejemplares de Cichlasoma dimerus utilizados en este estudio fueron colectados con
redes en los Esteros del Riachuelo: (27º35'S, 58º45'O; Corrientes, Argentina) y mantenidos,
al menos durante un mes antes de comenzar los experimentos, en acuarios bajo condiciones
de luz y fotoperiodo controladas: (25±1) ºC, (14:10) ciclo de horas de luz:oscuridad con
iluminación de espectro completo. En los acuarios se dispuso una capa de grava (~ 4 cm)
sobre el fondo y los mismos estuvieron densamente plantados con plantas acuáticas
naturales (Cabomba sp. Ceratopteris spp. Echinodorus sp., y Egeria densa) emulando algunas
de las características sobresalientes del hábitat de esta especie que habita ambientes
densamente vegetados y con baja velocidad de corriente de agua (Figura 1). Esto fue
observado por el autor de esta tesis en ambientes del estado de Mato Grosso, en Brasil, y en
las provincias de Chaco, Formosa y Entre ríos, en Argentina; en concordancia con lo
observado por Casciotta et al. (2005) para los Esteros del Iberá, Corrientes. En los extremos
del acuario se colocaron piedras planas de pizarra que esta especie puede utilizar como
sustrato de desove en cautiverio. El acuario fue dividido al medio por una barrera de rocas y
plantas que, según se observó previamente, favorece el establecimiento de territorios. Los
animales fueron alimentados diariamente hasta saciarlos con un alimento comercial en
pellets para "peces tropicales". Todos los experimentos realizados fueron acordes a las
regulaciones locales y nacionales y a las normas internacionales sobre bienestar animal
(National Institutes of Health Guide for Care and Use of Laboratory Animals (2011).
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Figura 1. Ambientes donde habita Cichlasoma dimerus. Las primeras tres fotografías corresponden
a ambientes de los esteros del Iberá (cedidas por Ignacio García). Las últimas tres fotografías
corresponden a ambientes junto a la ruta 11 en la provincia de Chaco, Noreste Argentino. En todos
los casos puede observarse que los ambientes donde habita esta especie suelen tener poca
corriente y abundantes plantas acuáticas. La visibilidad de los mismos, sin embargo, es variable.
2.2.
Diseño Experimental
2.2.1. Experimento 1: Fisiología y comportamiento social y reproductivo
En acuarios con un diseño y condiciones similares a las descriptas en el punto anterior, se
colocaron 4 hembras y 4 machos de C. dimerus, de tamaños similares (Acuario de 25cm x 80
cm x 40 cm = Ancho x Largo x Profundidad; volumen=80 L; densidad= 40 individuos/m2). Se
esperó la formación de una pareja reproductiva y el establecimiento de jerarquías entre los
individuos, lo que normalmente sucedió durante la primer semana (Figura 2.a). Los animales
fueron observados dos veces por día por períodos de 15 minutos, a la mañana y a la tarde,
para verificar el estatus social, patrón de coloración y el comportamiento general de los
individuos. El establecimiento de los territorios, las jerarquías sociales, la dominancia y el
comportamiento reproductivo fueron observados y registrados.
-15-
Felipe Alonso
Figura 2.
Diseño
experimental de
los acuarios y
distribución de
los individuos de
diferentes
estatus sociales
en los mismos:
a) Foto de un
acuario
experimental;
b)
Representación
esquemática.
Abreviaciones
usadas: nRnT =
individuo
no
Reproductivo no
Territorial; nRT
= individuo no
Reproductivo
Territorial; RT = individuo Reproductivo Territorial. Para una descripción detallada de estos estatus
sociales ver la Tabla 3.
Las larvas eclosionan dos días después de la fecundación de los huevos, al comienzo del
tercer día, y permanecen adheridas al sustrato a través de tres glándulas adhesivas
presentes en sus cabezas, hasta que comienzan a nadar, a los ocho días post-fecundación
(8dPF) (Meijide y Guerrero, 2000) (Figura 3). En esta etapa se observó el mayor nivel de
agresividad por parte de los individuos reproductivos (R), por lo que se esperaba encontrar
diferencias fisiológicas más marcadas entre los individuos R y no R. En consecuencia, se
eligió este momento (8dPF) para tomar las muestras correspondientes.
Figura 3. Cronograma de la evolución de la puesta. A una temperatura de aproximadamente 25 ºC, se
produce la eclosión de las larvas dos días después de haberse producido la fecundación, generalmente al
comienzo del tercer día. Las mismas permanecen adheridas al sustrato por 6 días, a través de glándulas
adhesivas presentes en sus cabezas, periodo durante el cual los progenitores las trasladan sucesivamente
a pozos previamente cavados en la grava. Luego de 6 días, las larvas comienzan a nadar.
Sólo cuatro individuos del total de ocho peces en cada acuario fueron muestreados y
sacrificados al final del experimento: la pareja reproductiva (1 macho RT y 1 hembra RT), y dos
individuos no reproductivos (1 macho no Reproductivo no Territorial [nR-nT] y una hembra nR-16-
nT). Los individuos nR-nT utilizados fueron aquellos de menor rango en la jerarquía social, ya
que se pudo constatar en estos experimentos que existía también una jerarquía entre los
individuos nRnT (ver Resultados y Experimento 2). Los animales fueron anestesiados por
inmersión en una solución al 0,1% de benzocaína. El peso corporal (PC) y la longitud estándar
de los individuos fueron registrados. Se tomaron muestras de sangre por punción caudal para
medir los niveles de cortisol en plasma y luego los animales fueron sacrificados por
decapitación. El peso de los testículos (PT) fue registrado y se determinó un índice
gonadosomático (IG=PT*100/PC). Las hipófisis se disecaron y procesaron como se describe a
continuación para el análisis por Western blot. El experimento se repitió cuatro veces (4
réplicas) con un total de 32 individuos (n=4, N=32), ya que tanto el desarrollo de los mismos
como el procesamiento de las muestras insumía un tiempo considerablemente largo que
impidió alcanzar un mayor número de réplicas en el tiempo que duró la presente tesis.
A continuación se decidió realizar un segundo experimento para explorar la jerarquía de
los individuos no reproductivos (nR) en relación a su fisiología reproductiva y su relación
con la probabilidad de los mismos de ascender de estatus social a un "estado reproductivo" generando dicha oportunidad por manipulación del contexto social.
2.2.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social
Para caracterizar la jerarquía social de dominancia de los individuos no reproductivos (nR)
de C. dimerus, se realizaron dos experimentos análogos para ambos sexos independientemente. Una representación esquemática del diseño experimental se observa en la Figura 4.
Para estudiar la estructura social de los machos no reproductivos y su fisiología
relacionada, 1 hembra y 4 machos de tamaño similar fueron colocados en un acuario
(Acuario de 25cm x 80 cm x 40 cm = Ancho x Largo x Profundidad; volumen=80 L; densidad= 25
individuos/m2). La longitud estándar y el peso de los peces de este experimento,
expresados como promedio±error estándar fueron de (9,1±0,2)cm y (41±3)g
respectivamente para los machos, y (9,2±0,3)cm y (20,2±0,9)g respectivamente para las
hembras. El acuario fue acondicionado igual que en el experimento 1. Durante el
transcurso del experimento los peces fueron observados dos veces por día, por la mañana
y por la tarde, durante 15 minutos cada vez. El establecimiento de territorios, el estatus
social y los comportamientos reproductivos fueron observados y registrados ad libitum
durante ese período. Al formarse una pareja reproductiva, la jerarquía social fue
determinada por una matriz de interacciones, y se calculó un índice de dominancia (ID)
para cada individuo (Lenher, 1996) como: ID=∑(Wi/Ti)/N, donde Wi es el número de
interacciones ganadas al individuo i, definidas como persecuciones o mordidas a i, Ti es el
número total de interacciones de este tipo con el individuo i, y N es el número total de
oponentes (o peces que se consideran en la jerarquía).
Para determinar cuál de los machos no reproductivos asciende en el estatus social cuando se
presenta una oportunidad, el macho reproductivo (♂RT) fue retirado del acuario y
mantenido aislado en un acuario separado (Figura 4.A). El macho no reproductivo (♂nRT)
-17-
Felipe Alonso
que ascendió de estatus social formó una pareja con la hembra reproductiva (♀RT), lo que
nunca tardó más de un día en ocurrir (Figura 4.B). Inmediatamente después, los animales
fueron trasladados a un nuevo acuario junto con el macho reproductivo territorial original
(♂RT) (Figura 4.C). Las pareja reproductiva original y las jerarquías sociales fueron
restablecidas rápidamente como en el punto esquematizado en la Figura 4.A. Luego de dos
semanas, durante las cuales la jerarquía social y la pareja reproductiva siempre
permanecieron estables, una nueva matriz de dominancia fue realizada para controlar que
no hubieran diferencias a nivel comportamental entre las etapas de la Figura 4.A y 4.C, y en
consecuencia poder descartar un posible efecto de haber retirado y repuesto al ♂RT. A su
vez, el diseño consistente en retirar del acuario experimental al ♂RT sólo por un día y luego,
esperar 2 semanas antes de procesar a los animales, tuvo como propósito el minimizar este
posible efecto. Finalmente, los peces fueron anestesiados y, el peso y la longitud estándar
(LE), registrados. Se tomaron muestras de sangre para la determinación de las
concentraciones plasmáticas de cortisol (C), y de los andrógenos testosterona (T) y 11cetotestosterona (11-KT). Los animales fueron sacrificados por decapitación y las gónadas,
hígado y bazo fueron pesadas para determinar los respectivos índices gonadosomáticos
(Figura 4.D). Los índices bazosomáticos y hepatosomáticos se utilizaron como un control
indirecto del estado inmunológico y metabólico, respectivamente, de los individuos. Las
hipófisis fueron procesadas como se describe más abajo para las técnicas de Western blot,
para semicuantificar el contenido de hormona β-folículo estimulante (β-FSH), somatolactina
(SL) y hormona β-luteinizante (β-LH). Este experimento fue repetido 5 veces (n=5, N=25).
Para las hembras, un experimento análogo fue realizado, siguiendo el mismo procedimiento
que para los machos. Brevemente, 4 hembras de tamaño similar y 1 macho fueron colocados
en un acuario. La longitud estándar y peso corporal, expresados como promedio±error
estándar de los individuos fue: (7,3±0,2)cm y (21,3±1,6)g para las hembras, y (8,4±0,1)cm y
(31,4±2,4)g para los machos. Luego que se formara una pareja reproductiva y se establecieran
las jerarquías de dominancia, estas fueron estudiadas como se describe anteriormente para el
experimento de los machos y la hembra reproductiva (♀RT) fue retirada del acuario. Se
observó cuál de las hembras no reproductivas no territoriales (♀nRnT) formaba una pareja con
el macho reproductivo territorial (♂RT). Luego, los peces fueron transferidos a un nuevo
acuario junto con la hembra reproductiva original (♀RT). Luego de dos semanas, la jerarquía
social fue registrada una vez más, y los animales fueron procesados como se describió
anteriormente. Este experimento fue repetido 3 veces (n=3, N=15), a diferencia del
experimento de los machos (n=5) ya que los tiempos para realizar los mismos experimentos
superaron los establecidos para el desarrollo de la presente tesis.
Todas las muestras y variables fisiológicas de ambos experimentos fueron tomadas y
medidas respectivamente, en el mismo momento del día.
-18-
Figura
4.
Representación
esquemática del diseño
experimental
usado
para machos. Un diseño
análogo se utilizó para
las hembras.
A) Una hembra y cuatro
machos
fueron
colocados en un acuario
y, cuando una pareja
reproductiva se formó,
la
jerarquía
de
dominancia
fue
registrada. Luego, el
macho
reproductivo
territorial (♂RT) fue
separado en un acuario
aislado.
B) Se registró cuál de los
individuos
no
reproductivos (♂nRnT y
♂nRT) formó una nueva
pareja con la hembra.
C) Todos los peces
fueron transferidos a un
nuevo acuario junto con
el ♂RT retirado en "A)".
Cuando
se
formó
nuevamente la pareja
original, la jerarquía
social fue registrada.
D) Dos semanas después, los individuos no reproductivos fueron anestesiados, se midió el largo
estándar y el peso corporal de los mismos, se les extrajo una muestra de sangre para su posterior
análisis y luego se los sacrificó. Abreviaturas: macho reproductivo territorial (♂RT), hembra
reproductiva territorial (♀RT), macho no reproductivo territorial (♂nRT), macho no reproductivo no
territorial (♂nRnT). Dominancia: ♂RT>β1> β2> β3.
2.3.
Medición de Hormonas
2.3.1. Concentración plasmática de cortisol, testosterona y 11-cetotestosterona
Se extrajo la sangre de los peces inmediatamente luego de su captura (menos de 4
minutos) a través de una punción caudal y se recolectó la misma en tubos
heparinizados. Luego, el suero fue separado por centrifugación a 3000 rpm por 20
minutos y guardado a -20ºC hasta el ensayo. El cortisol (C) fue medido por
inmunoensayo de electroquimioluminiscencia (EQLIE) usando un analizador Cobas
(Roche). Los niveles plasmáticos de testosterona (T) y 11-cetotestosterona (11-KT)
fueron cuantificados con un ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA)
-19-
Felipe Alonso
usando kits comerciales (Interteck, Virginia, USA for T and Cayman Chemical Company,
MI, USA for KT). Los análisis se llevaron a cabo siguiendo las instrucciones del
fabricante y, para cada placa de ELISA, se realizó una curva estándar. Para establecer la
dilución adecuada de trabajo se realizaron ensayos pilotos con tres diluciones
diferentes de diez muestras (5 muestras por sexo). Todas las muestras fueron
analizadas por duplicado. Los ensayos fueron validados con estándares provistos en el
kit, indicando que cada kit efectivamente detecta T, 11-KT y C de C. dimerus. Para todos
los kits se realizaron tests intra e inter-ensayo. La curva de esta serie de diluciones fue
paralela a la curva estándar para todos los kits.
2.3.2. Semi-cuantificación del contenido hipofisario de β-FSH, β-LH, y SL
Para cuantificar el contenido hipofisario de hormonas relacionadas con la
reproducción (β-FSH, β-LH) y con cambios en el patrón de coloración (SL), se realizó
un análisis electroforético en un gel de 15% de dodecilsulfato de sodio-poliacrilamida
seguido de Western blot. Las hormonas fueron inmunodetectadas utilizando
antisueros heterólogos, cuyas especificidades han sido previamente testeadas en esta
especie (Pandolfi et al., 2001, 2006) (Tabla 1). Luego de la disección, cada hipófisis
fue homogenizada en 100 μl de buffer Tris-HCl 50 mM, pH7,4 con 1 μl de un cóctel
inhibidor de proteasa (Sigma, St Louis, Mo.) Luego, 15 µg de proteína con buffer de
carga (120mM Tris-HCl pH 6,8; 3% dodecilsulfato; 10% glicerol; 1% βmercaptoetanol) fueron calentados a 100ºC por 5 minutos y sembrados en el gel.
Luego de la electroforesis, las proteínas y los marcadores moleculares (SeeBlue Plus2
PreStained Standard; Invitrogen) fueron transferidos a una membrana de
nitrocelulosa (Amersham Biosciences) por 60 minutos a 4ºC y 75 V. A continuación,
las membranas fueron lavadas en Buffer Tris Salino Tween20 (TBST) pH 7,5 y
bloqueados con TBST conteniendo 3% de leche descremada durante la noche.
Posteriormente, las membranas fueron incubadas a temperatura ambiente (TA) por 3
horas con diferentes antisueros primarios (Tabla 1) y lavados luego con TBST. Las
membranas fueron incubadas después con un anti-conejo igG biotinilado (SigmaAldrich) (1:1000) por una hora a TA, lavadas nuevamente, e incubadas finalmente con
un complejo de estreptavidina conjugada a fosfatasa alcalina (Sigma-Aldrich) (1:
2000) por 45 minutos a TA. Luego del lavado, la reacción fue visualizada usando un kit
revelador de la actividad de esta enzima (BCIP/NBT, Vector Blue, Dako). Finalmente,
las membranas fueron secadas, digitalizadas y la semicuantificación de la densidad
óptica fue realizada usando el programa Image Gauge versión 3.12 (Fuji Photo Film)
software. Para controlar posibles errores de carga en el gel de poliacrilamida, la
densidad óptica obtenida para cada banda medida fue relativizada a la densidad
óptica de α-tubulina de su correspondiente calle.
-20-
Tabla 1. Antisueros utilizados en los análisis de Western blot y peso molecular estimado de las
hormonas hipofisarias estudiadas de Cichlasoma dimerus.
Antisuero
anti-SL
anti-βFSH
anti-βLH
1
2
Dilución
1:2000
1:1000
1:2000
Fuente
Sparus aurata
Fundulus heteroclitus
Fundulus heteroclitus
Donado por
1
Dr Antonio Astola
2
Dr Akio Shimizu
2
Dr Akio Shimizu
Bandas-ir Detectadas
32 y 28 kDa
19 y 15 kDa
24 kDa
Dr. Antonio Astola (Facultad de Ciencias, Universidad de Cádiz, España)
Dr. Akio Shimizu (National Research Institute of Fisheries Science. Kanazawa, Yokohama. Japan)
2.4.
Análisis Estadístico
El análisis estadístico de los datos de cortisol plasmático fue realizado con un análisis de la varianza
de tres factores (ANAVA), con dos factores fijos: sexo y estado reproductivo; y un factor aleatorio
(cada repetición de los experimentos). Este diseño permitió testear la interacción entre los factores
"sexo" (dos niveles: masculino o femenino) y "estado reproductivo" (dos niveles: reproductivo o no
reproductivo) y a la vez controlar algo del error experimental relacionado a la variabilidad entre las
réplicas del experimento. El análisis estadístico de los índices gonadosomáticos fue realizado con
un test T de Student. El análisis de los datos del Western blot fue realizado con un test de MannWhitney. Todos los supuestos para los análisis estadísticos realizados fueron testeados. El nivel de
significación estadística fue establecido en α=0,05. La información es presentada como el
promedio±error estándar. Se utilizó el software Statistica 7.0 (Statsoft, Inc) para los análisis.
2.4.2. Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social
En cada repetición de los experimentos, los valores absolutos de las variables fueron
transformados a una escala ordinal para testear una correlación entre el orden de las mismas y la
dominancia. Una correlación de coeficientes de rangos de Spearman y un test de correlación
nula fueron realizados para testear la correlación dentro de cada experimento entre el índice de
dominancia (ID) de cada individuo y el orden del peso corporal, el largo, los índices
organosomáticos, el contenido hipofisario de β-FSH, β-LH y SL, y la concentración plasmática de
cortisol y andrógenos. Todas las repeticiones del experimento para cada sexo fueron analizadas
juntas. Se estableció la significación estadística a α=0,05 para todos los tests. En las correlaciones
entre el orden del peso corporal y longitud estándar (LE) con los índices de dominancia, los
individuos reproductivos del sexo correspondiente también fueron considerados en el análisis,
ya que se quería estudiar la relación de estas variables con la dominancia en general. Para las
variables restantes, sólo los individuos no reproductivos fueron considerados. Los datos se
presentan como el promedio±error estándar. Se utilizó el software Infostat 2010 (FCA,
Universidad Nacional de Córdoba, Argentina) para los análisis.
-21-
Felipe Alonso
3. RESULTADOS
"A los mayores les gustan las cifras. Cuando se les habla de un nuevo
amigo, jamás preguntan sobre lo esencial del mismo. Nunca se les ocurre
preguntar: "¿Qué tono tiene su voz? ¿Qué juegos prefiere? ¿Le gusta
coleccionar mariposas?" Pero en cambio preguntan: "¿Qué edad tiene?
¿Cuántos hermanos? ¿Cuánto pesa? ¿Cuánto gana su padre?" Solamente
con estos detalles creen conocerle."
Antoine de Saint-Exupéry (1943: El Principito).
Las categorías tradicionalmente utilizadas de "Dominante" y "no-Dominante" para el estatus
social de los individuos de otras especies no resultaron adecuadas para describir los estatus
sociales de C. dimerus ya que esta especie presentó una jerarquía aparentemente lineal
(A>B>C>D...), más que despótica (A>B=C=D). Por ejemplo, el individuo A es dominante
respecto de B, C y D, y el individuo B es dominante respecto de C y D pero subordinado de A.
Estas ambigüedades hicieron a estas categorías inadecuadas para describir los diferentes
estatus sociales observados durante el periodo reproductivo. Además durante el período
invernal se observó que los individuos no se reproducen, presentan una coloración pálida
característica y un comportamiento gregario sin jerarquías aparentes. En consecuencia, se
proponen nuevas categorías que describen mejor los estatus sociales observados, basadas
en el estado reproductivo y la territorialidad de los individuos (Tabla 2).
Tabla 2. Dominancia y estatus sociales en C. dimerus.
3.1.2. Dimorfismo sexual
A pesar de que no se observaron diferencias conspicuas a nivel morfológico entre
ambos sexos, en general los machos de C. dimerus son más grandes que las
-22-
hembras. En promedio en este experimento la longitud estándar (LE) y el peso
corporal de los individuos fue de 10cm y 49g para los machos y 8cm y 32g para
las hembras. La LE promedio de las hembras fue un 84% de la LE de los machos.
Por otro lado, los sexos pueden diferenciarse durante el período de puesta por
los patrones de coloración distintivos que presentan y la morfología externa de
la papila genital, la cual es más alargada, fina y termina en punta en los machos,
en tanto que en las hembras ésta es más ancha, corta y termina truncada ( Figura
5). A su vez, los machos más grandes (LE>9cm) a veces presentan algunos de los
radios posteriores de la aleta dorsal alargados y curvados en dirección ventral
adquiriendo esta zona de la aleta un aspecto de "gancho" que suele sobrepasar
el extremo distal de la aleta caudal como se aprecia en el ejemplar de la Figura
6.e. Cabe remarcar aquí que algunos machos, y en especial aquellos más
pequeños (LE<9cm), no presentan esta característica ( Figura 6.c) y también, que
algunas hembras pueden presentar estos radios de la aleta dorsal relativamente
elongados pero nunca curvados de la forma anteriormente descripta ( Figura 6.d).
Figura 5.
Ampliación de la región
ventral
y
papilas
genitales de fotografías
tomadas a individuos en
el momento
de
la
puesta.
A) Papila genital de un
macho.
B) Papila genital de una
hembra.
(Aumento: 1).
3.1.3. Patrón de coloración
Una representación esquemática de la distribución de los peces de
diferente estatus social dentro del acuario experimental puede observarse
en la Figura 4. Las diferentes características del patrón de coloración
asociadas con los diferentes estatus sociales se muestran en la Figura 6 y se
describen en detalle en la Tabla 3.
-23-
Felipe Alonso
Figura 6. Patrones de coloración asociados con los diferentes estatus sociales :
a) Representación esquemática de las principales características del patrón de
coloración de Cichlasoma dimerus. A: mancha ocular roja; B: mancha preopercular, C:
línea longitudinal anterior; D: mancha central del tronco; E: mancha posterior
longitudinal; F: mancha peduncular; G: barras transversales dor sales; H: barras
transversales ventrales. Estas estructuras pueden cambiar su intensidad y
"prenderse" o apagarse", de forma más o menos independientemente, generando
diferentes combinaciones que producen variados patrones de coloración en respuesta
diferentes contextos sociales o ambientales.
b) Individuos Gregarios, no presentan una jerarquía de dominancia
c) Macho Reproductivo Territorial (RT).
d) Hembra Reproductiva Territorial (RT) .
e) Macho no Reproductivo Territorial (nRT)
f) Individuo no Reproductivo no Territorial (nRnT).
Dominancia: RT>nRT>nRnT.
Barra de escala≈1cm.
-24-
Tabla 3. Descripción de los patrones de coloración observados en los diferentes estatus sociales
(Figura 6). Los individuos territoriales presentan una coloración brillante colorida, mientras que los
no territoriales, una oscura y opaca. Además, los individuos reproductivos muestran un
oscurecimiento intenso de la región ventral. Las bandas transversales se intensifican durante las
interacciones agresivas y la alimentación.
ESTATUS SOCIAL
DESCRIPCIÓN DEL PATRÓN DE COLORACIÓN OBSERVADO
Gregario
Color de fondo pálido. Región dorsal grisácea y región ventral blanquecina.
Bandas transversales pueden estar presentes pero siempre grises y muy
poco marcadas.
Macho Reproductivo Territorial
(♂RT)
Coloración de fondo puede variar de azul o verde a amarillo, generalmente
azul verdoso. Región ventral y aleta anal grises. Aletas pectorales negras.
Región ventral de la cabeza por debajo de la boca y zona del opérculo, grises
oscuras. Bandas transversales ventrales oscuras, especialmente aquellas de
la mitad posterior. El oscurecimiento general está intensificado durante la
puesta y el cuidado de las crías mientras que no es tan marcado en la época
pre-puesta.
Hembra
Reproductiva
Territorial (♀RT)
Similar al ♂RT, aunque la coloración de fondo es generalmente verdosa y el
oscurecimiento de la porción ventral y las aletas pélvicas es generalmente
más conspicuo, especialmente en los opérculos. Esta última diferencia es
más evidente en el periodo pre-puesta cuando la hembra está más
oscurecida que el macho.
Macho no
reproductivo
Territorial (♂nRT)
Coloración de fondo brillante y colorida, similar a la de los individuos
reproductivos, aunque generalmente es más amarillenta y no tan brillante.
Difiere de la coloración reproductiva por no presentar el oscurecimiento
característico de la porción ventral, y de las aletas ventrales y anal. Las líneas
transversales no muy conspicuas, pueden no estar presentes.
Individuo no
reproductivo no
Territorial (nRnT)
Coloración de fondo oscura. Bandas transversales siempre presentes. Los
colores brillantes nunca están presentes.
3.1.4. Comportamiento social: Establecimiento de los territorios
Una vez que los animales fueron colocados en los diferentes acuarios, en algunas ocasiones
se observaron algunas interacciones agresivas esporádicas durante los primeros minutos
posteriores a haber colocado a los individuos en el acuario, pero que se disipaban por
completo en poco tiempo. En esta etapa los animales mostraron un comportamiento
gregario (tendencia a agregarse o formar un grupo con otros del mismo tipo), asociado a una
coloración corporal pálida característica (Figura 6.b). Los animales no estaban muy activos en
este momento y casi no se observaron interacciones agresivas. Sin embargo, al día siguiente,
los animales empiezan a mostrar una actividad exploratoria y un comportamiento más activo
y se observó un considerable incremento de las interacciones agresivas, las que fueron
clasificadas en dos tipos: 1) de contacto físico y 2) de amenaza (Tabla 4, Figura 7).
-25-
Felipe Alonso
Figura 7. Fotografía mostrando una interacción agresiva de contacto físico denominada "agarrada de boca".
Las agresiones de contacto físico (por ejemplo Figuras 7 y 8) fueron normalmente precedidas por
despliegues de amenaza, especialmente durante el establecimiento de los territorios y de las
jerarquías sociales, que empiezan con la delimitación de un territorio por aquellos individuos
más dominantes de la jerarquía. En este experimento el macho más grande del acuario fue
totalmente dominante sobre los otros y siempre defendió un territorio cercano al fondo, en un
extremo del acuario y delimitado por la barrera de plantas y piedras situadas en el centro del
mismo. Cuando otro individuo ingresaba en el territorio era rápidamente perseguido y atacado.
Estos individuos fueron definidos como machos Reproductivos Territoriales (♂RT) (Figura 2), y
presentaron una coloración característica (Figura 6.c y Tabla 3). La hembra, que formó pareja con
este macho, fue denominada hembra reproductiva territorial (♀RT) (Tabla 3 y Figura 6.d).
Simultáneamente, otro macho, que nunca se reprodujo, defendió un territorio en el lado
opuesto del acuario del resto de individuos aunque era continuamente atacado por la pareja
reproductiva (♂RT y ♀RT). Este animal fue denominado macho no reproductivo territorial
(♂nRT) y era fácilmente reconocible, no sólo por su posición en el acuario, sino también por su
patrón de coloración (Figura 6.e). Aquellos individuos que no podían defender un territorio
fueron clasificados como no reproductivos no territoriales (nRnT). Los mismos se escondían
entre las plantas flotantes del acuario presentando un patrón de coloración característico (Figura
6.f) y las aletas impares retraídas. Los machos nRT y los individuos nRnT presentaron despliegues
de sumisión, como escape y retracción de aletas, frente a los individuos dominantes.
-26-
Tabla 4. Etograma que enumera y clasifica el repertorio de comportamientos agresivos, de
sumisión y reproductivos de Cichlasoma dimerus.
Interacciones Sociales
Mordida
de Contacto
Físico
Golpe de cola
Agarrada de Boca
Erección de las aletas
Despliegues
Agresivos
Persecución
de Amenaza
Apertura de opérculos
Sacudida de la cabeza
Sacudida del cuerpo
Despliegues de Sumisión
Escape
Retracción de aletas
Erección de aletas
Apertura de opérculos
Sacudida de la Cabeza
Sacudida de cola
Sacudida del cuerpo
Despliegues Reproductivos
Mordida de piedras
Movimientos ondulatorios sobre el sustrato de puesta (SP)
Frotado de la papila genital sobre el SP
Cuerpo en forma de S y sacudidas sobre el SP
Cavado de nido tomando piedras con la boca
Abanicado de los huevos con aletas pectorales
Sacudida de la aleta pélvica
3.1.5. Comportamiento Reproductivo
3.1.5.1.
Prepuesta
Varios días luego de que los animales fueran transferidos a los acuarios
experimentales, los territorios se establecen progresivamente. En la Figura 2,
se muestra la distribución de los individuos de diferentes estatus social es. El
macho RT defiende agresivamente un territorio donde se encuentra el futuro
sitio de puesta, que normalmente será una piedra plana sobre la grava del
fondo. Aparentemente preferirían superficies horizontales, lisas y duras de 100
cm 2 o más. En este momento el macho toma piedras con la boca, muerde la
superficie donde se realizará la puesta, ondula su cuerpo sobre ésta y pasa su
-27-
Felipe Alonso
papila genital por la misma. Algunas hembras que se acercan son expulsadas
del territorio por el macho, que exhibe una coloración brillante de fondo
(Figura 6.c). Cuando una hembra es aceptada en el territorio el macho realiza
despliegues como sacudidas de cuerpo, sacudidas de la cola sobre el cuerpo de
la hembra, curvatura del cuerpo en forma de S, erección de aletas y apertura de
opérculos, e incluso pueden darse agarradas de boca (Tabla 4). Llamativamente
muchos de estos despliegues comportamentales reproductivos son utilizados
también como despliegues de "amenaza" con otros individuos. Como sólo hubo
un ♂RT por acuario en el presente experimento, no es posible establecer si las
hembras eligen entre diferentes ♂RTs. Cuando se formó la pareja, la ♀RT
(Figura 2, 6.f) pasó a defender el territorio junto con el macho y ambos
adquirieron una coloración característica con la región ventral oscurecida. Se
observó también que en todos los estatus sociales las líneas transversales se
oscurecían durante los comportamientos agresivos (Figura 8).
8.A
-28-
8.B
Figura 8. Interacciones sociales agresivas. En la foto de la página anterior (8.B) se observa un
macho Reproductivo Territorial atacando a un macho no Reproductivo Territorial (♂nRT). En la foto
de arriba (8.B) se aprecia a una hembra reproductiva atacando a un ♂nRT.
3.1.5.2.
Puesta y cuidado parental
Cichlasoma dimerus presenta cuidado biparental de la progenie. Al principio, el macho y la
hembra comienzan a frotar su papila genital sobre el sustrato de puesta sin depositar huevos y
limpian la misma con sus bocas. El macho sacude su cuerpo sobre la misma con las aletas
desplegadas y los opérculos abiertos, enseñándole sus flancos a la hembra y luego, agita su
cola en dirección a ésta. Seguidamente, la hembra pasa a depositar una hilera de alrededor de
10 huevos sobre el sustrato de puesta, al cabo de lo cual, el macho pasa sobre éstos
fecundándolos (Figura 9.a). Este proceso se repite iterativamente y pude durar hasta 90
minutos en los que, por lo general, se depositan entre 400 y 800 huevos, dependiendo del
tamaño de la hembra (Figura 9.b). El número de huevos depositados puede estar limitado por
la superficie de puesta disponible. Luego de la puesta, ambos progenitores cuidan de la misma,
defendiéndola de otros animales y atacando cualquier intruso en su territorio. Ambos
progenitores se alternan para abanicar los huevos con sus aletas pectorales. Cuando uno de
éstos deja la puesta para alimentarse o atacar a un intruso, el otro generalmente se queda
cuidando los huevos o las larvas. En consecuencia, es muy inusual ver a la puesta sin alguno de
los progenitores cuidándola (Figura 9.c). Los huevos muertos o no fecundados toman un
aspecto blanquecino y son comidos por los progenitores, quienes además en esta etapa
comienzan a cavar pozos en la grava realizando nidos de alrededor de 10-20cm de diámetro y
5-10 cm de profundidad donde serán transferidas las larvas luego de la eclosión, la que ocurre
-29-
Felipe Alonso
al principio del tercer día a una temperatura de 25ºC (Figura 9.d). Las larvas permanecen
adheridas al sustrato durante 6 días, por medio de 3 glándulas adhesivas presentes en sus
cabezas (Meijide y Guerrero, 2000). Durante este período son sucesivamente trasladados a los
diferentes pozos cavados previamente. Las larvas comienzan a nadar libremente a los 8 días
post-fecundación (Figura 9.e), momento en el cual la pareja reproductiva (♂RT y ♀RT)
aumenta el tamaño de su territorio y su agresividad hacia los individuos subordinados (♂nRT e
individuos nRnT) atacándolos continuamente (Figura 8). Las larvas siguen a la pareja
reproductiva forrajeando por el fondo y ambos progenitores parecen atraerlas con sacudidas
de sus aletas pélvicas, que se presentan oscurecidas durante el período reproductivo. Este
último comportamiento se ve intensificado cuando se producen perturbaciones cerca del
acuario. Como se describe aquí, el mismo color oscuro fue observado en la zona ventral del
tronco y la cabeza en ambos progenitores. El experimento concluyó en esta etapa.
Figura 9. Fases reproductivas: a) Hembra poniendo una hilera de huevos mientras el macho espera para
fecundarlos. Luego, el macho pasa sobre éstos y los fecunda. Este proceso se repite iterativamente; b)
Puesta en una piedra de pizarra oscura. Generalmente, entre 400-800 huevos son puestos,
dependiendo del tamaño de la hembra; c) Hembra cuidando los huevos mientras el macho de la pareja
ataca a un macho "intruso". Generalmente uno de los progenitores se queda cuidando a la puesta o a
las larvas mientras el otro se alimenta o defiende el territorio; d) Hembra abanicando las larvas, que aún
no nadan libremente, con las aletas pectorales. Las larvas eclosionan al comienzo del 3er día post-puesta
y son sucesivamente transferidas a pozos previamente realizados por los progenitores en la grava; e)
Macho cuidando de larvas de natación libre (8 días post-puesta); los progenitores parecen atraer a las
crías sacudiendo sus oscurecidas aletas pélvicas.
-30-
3.1.6. Índices gonadosomáticos
Los índices gonadosomáticos (IG) no difirieron significativamente entre los ♂RT
(0,18±0,05) y los ♂nRnT (0,10±0,02), aunque en promedio los ♂RT en nuestro experimento
tuvieron índices gonadosomáticos 80% mayores que los ♂nRnT. En las hembras tampoco
se detectaron diferencias significativas aunque también se observó una tendencia (♀nRnT:
4,2±0,9 vs. ♀RT: 1,6±0,4; lo que equivale a un 37% en promedio del IG de las ♀nRnT, que
no pusieron huevos en el experimento).
3.1.7. Niveles plasmáticos de cortisol
Tanto los ♂ como las ♀ nRnT presentaron una concentración plasmática de cortisol
aproximadamente 3 veces mayor que los ejemplares RT de su correspondiente sexo. A su
vez, los machos presentaron en promedio un 37% más de cortisol plasmático que las
hembras (Figura 10).
Figura 10. Concentraciones
plasmáticas de cortisol en
machos
y
hembras
reproductivos territoriales (RT)
y
no
reproductivos
no
territoriales (nRnT) (n=4). Los
niveles de cortisol en plasma
fueron mayores en machos que
en hembras. Los individuos no
reproductivos
(nRnT)
presentaron
niveles
más
elevados que los reproductivos
(RT) para ambos sexos (p<0,05).
Un ANAVA de tres factores fue
realizado para estos datos. No
se detectó una interacción significativa entre los factores sexo y estado reproductivo. Los asteriscos
indican diferencias significativas a un nivel de α=0,05 para los factores "sexo" (machos vs. hembras)
y "estado reproductivo" (reproductivo vs. no reproductivo).
3.1.8. Contenido hipofisario de β-FSH, β-LH y SL
La densidad óptica relativa de las bandas de β-FSH, β-LH y SL (normalizadas a α-tubulina)
fue calculada para testear la hipótesis de que el estatus social afecta el contenido
hipofisario de estas hormonas. En los machos se observó que aquellos RT, respecto a los
nRnT, tenían aproximadamente 70% más contenido hipofisario de β-FSH y 84% más de SL,
mientras que no se detectaron diferencias en el contenido de β-LH (Figura 11.a). En tanto
en las hembras, no se detectaron diferencias significativas entre estos estatus sociales para
ninguna de las hormonas hipofisarias medidas (Figura 11.b).
-31-
Felipe Alonso
Figura
11.
Análisis
semicuantitativo
del
contenido
hipofisario
de
individuos
reproductivos
(R)
y
no
reproductivos
(nR)
(N=4).
Valores expresados en unidades
arbitrarias como la media±EE y
normalizados
a
α-tubulina.
DOR=Densidad Óptica Relativa.
Asteriscos indican una diferencia
significativa estadísticamente a
α=0,05 con un test de MannWhitney.
a) Machos: un mayor contenido
hipofisario de β-FSH y SL fue
observado
en
machos
R
comparados con aquellos nR
(p<0,05).
b) Hembras: No se detectaron
diferencias significativas en el
contenido hipofisario de β-LH, βFSH, y SL entre hembras R y nR.
3.2.
Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social
3.2.1. Jerarquía social, pareja reproductiva y oportunidad de ascenso social
Bajo las presentes condiciones experimentales y en todas las réplicas de los experimentos,
el individuo que formó la pareja reproductiva siempre fue aquel de rango más alto (mayor
ID) en la jerarquía social del correspondiente sexo. Cuando uno de estos individuos era
retirado, el segundo en la jerarquía rápidamente ascendía de estatus social a un estado
reproductivo y formaba una pareja con el restante miembro de la pareja original. Cuando
el individuo reproductivo era reintroducido en un nuevo acuario junto al resto de los
peces, éste desplazaba al recientemente ascendido, restableciéndose la pareja original y
volviéndose a establecer la jerarquía social inicial del experimento.
El macho reproductivo siempre fue el más grande (LE y peso corporal), y el segundo en la
jerarquía era el que le seguía en tamaño. (Figuras 12 y 13). En cambio, las hembras que
formaron la pareja reproductiva original, tanto como las que ascendieron de estatus social
-32-
no fueron las más grandes, pero sí las de mayor jerarquía social, aunque ésta no pudo ser
correlacionada con ninguna de las variables morfométricas analizadas.
Los machos fueron cuantitativamente mucho más agresivos que las hembras y también los
individuos reproductivos en comparación con aquellos no reproductivos, particularmente
hacia los de menor rango en la jerarquía.
Una correlación cualitativa entre el color y la dominancia fue observada, con aquellos
animales de un rango mayor en la jerarquía (mayor ID) resultando más brillantes y
coloridos, característica más acentuada aún en los machos, que los de menor rango
(menor ID), que presentaron una coloración más oscura. Además, los animales de menor
rango generalmente permanecieron cerca de la superficie del acuario mientras que los de
mayor jerarquía ocuparon preferentemente territorios en el fondo del mismo.
Figura 12. Relación entre el
peso corporal y los índices de
dominancia (ID) en los
machos. Los datos fueron
transformados a una escala
ordinal dentro de cada
experimento y analizados
juntos con un test de
correlación nula y coeficiente
de correlación de rangos de
Spearman. Una correlación
positiva fue encontrada
entre el orden del peso
corporal en cada experimento y los ID (r=0,84; p=0,00024; α=0,05). Los valores de los individuos del
mismo experimento se presentan conectados por líneas y comparten el mismo color y símbolo.
3.2.2. Relación entre el tamaño de los individuos y la dominancia
En el caso de los machos, se encontró una correlación positiva entre la dominancia (ID) y el
peso corporal (r=0,84; p=0,00024; Figura 12) y entre la dominancia (ID) y longitud
estándar (LE) (r=0,87; p=0,00014; Figura 13). Los machos de mayor jerarquía tienen mayor
peso corporal y LE que aquellos de un rango inferior. Estas correlaciones no se encontraron
en las hembras (para LE: r=-0,45, p=0,14; y para el peso corporal: r= -0.38, p=0.2).
-33-
Felipe Alonso
Figura 13. Relación entre la
longitud estándar (LE) y los
índices de dominancia (ID)
en los machos. Los datos
fueron transformados a
una escala ordinal dentro
de cada experimento y
analizados juntos con un
test de correlación nula y
coeficiente de correlación
de rangos de Spearman.
Una correlación positiva fue
encontrada entre el orden
de la LE en cada experimento y los ID (r=0,87; p=0,00014; α=0,05). Los valores de los individuos del
mismo experimento se presentan conectados por líneas y comparten el mismo color y símbolo.
3.2.3. Relación entre los índices organosomáticos y la dominancia
Se encontró una correlación positiva entre la dominancia y los índices gonadosomáticos
para los machos (r=0,91; p= 0,00066; Figura 14). Los machos de mayor jerarquía (mayor ID)
presentaron mayores índices gonadosomáticos que los de menor jerarquía. Las otras
correlaciones puestas a prueba, entre los índices bazo (IB) y hepatosomáticos (IH) con la
dominancia, fueron no significativas estadísticamente (Tabla 5), reflejando que el estado
metabólico e inmune de los peces era similar entre las diferentes jerarquías (IH=1,8±0,1;
IB=0,08±0,01).
Las hembras de mayor jerarquía social y aquellas que ascendieron en la jerarquía social no
fueron las que tenían los índices gonadosomáticos mayores ni las que tenían los mayores
pesos absolutos de sus ovarios. No se encontraron correlaciones entre los índices y la
dominancia para este sexo.
Tabla 5. Correlaciones entre los índices organosomáticos y los índices de dominancia. Los datos
fueron transformados a una escala ordinal dentro de cada experimento y analizados juntos con un
test de correlación nula (p) y coeficiente de correlación de rangos de Spearman (r).
Variables correlacionadas con los índices de dominancia
Machos
Índice
Hembras
r
p
r
p
Bazosomático
0,22
0,4
0,33
0,38
Hepatosomático
0,11
0,69
-0,05
0,89
Gonadosomático
0,91
6,6x10-4
0,25
0,48
-34-
Figura 14. Relación entre
los
índices
gonadosomáticos (IG) y
los índices de dominancia
(ID) en los machos no
reproductivos.
Los
individuos reproductivos
no fueron incluidos en
este gráfico ni en el
análisis estadístico. Los
datos
fueron
transformados a una
escala ordinal dentro de
cada
experimento
y
analizados juntos con un test de correlación nula y coeficiente de correlación de rangos de
Spearman. Una correlación positiva fue encontrada entre el orden de los IG en cada experimento
y los ID (r=0,91; p= 0,00066; α=0,05). Los valores de los individuos del mismo experimento se
presentan conectados por líneas y comparten el mismo color y símbolo.
3.2.4. La dominancia y las concentraciones plasmáticas de cortisol
Se encontró una correlación negativa entre las concentraciones plasmáticas de cortisol y la
dominancia para las hembras (r=-0,8; p=0,02; Figura 15.A) y para los machos (r=-0,61;
p=0,02; Figura 15.B). Para ambos sexos, los peces de menor jerarquía presentaron mayores
niveles de cortisol plasmático. Se presentan los valores medios en la Tabla 6.
Tabla 6. Concentración de cortisol en mg/dL para los individuos de diferentes jerarquías.
Hembras
Machos
ID
Media (mg/dL)
EE
0,66
5,2
2,3
0,33
11,6
1,3
0,00
15,4
4,0
0,66
9,0
1,8
0,33
10,2
1,9
0,00
18,7
2,9
-35-
Felipe Alonso
las
concentraciones
plasmáticas de cortisol (C) y
los índices de dominancia
(ID) en las hembras (A) y en
los
machos
(B)
no
reproductivos.
Los
individuos reproductivos no
fueron incluidos en este
gráfico ni en el análisis
estadístico.
Los
datos
fueron transformados a una
escala ordinal dentro de
cada
experimento
y
Una correlación negativa
fue encontrada entre el
orden
de
las
concentraciones
plasmáticas de C en cada
experimento y los ID (para
las hembras: r=-0,8; p=0,02;
y para los machos r=-0,61; p=0,02; α=0,05). Los valores de los individuos del mismo experimento se
3.2.5. La dominancia y las concentraciones de testosterona y 11-cetotestosterona
No se encontró una correlación significativa entre las concentraciones plasmáticas de 11cetotestosterona y la dominancia, ni en el caso de los machos (p=0,32), ni en el de las
hembras (p=0,26). Asimismo, tampoco se detectó una correlación entre los niveles
plasmáticos de testosterona con la dominancia (Machos: p=0,94; Hembras: p=0,26). Se
presentan los valores medios en la Tabla 7.
Tabla 7. Concentración plasmática de Testosterona y 11-cetotestosterona para los individuos de
diferentes jerarquías.
Testosterona
Sexo
Hembras
Machos
11 cetotestosterona
ID
Media (ng/mL)
EE
Media (ng/mL)
EE
0,66
7,8
1,9
0,19
0,03
0,33
3,7
1,6
0,14
0,05
0,00
3,9
1,4
0,15
0,05
0,66
2,2
0,6
0,35
0,06
0,33
2,0
0,4
0,39
0,11
0,00
1,5
0,3
0,26
0,06
-36-
3.2.6. La dominancia y el contenido hipofisario de β-FSH, β-LH y SL
Para los machos, se encontró una correlación positiva entre la dominancia y el contenido
hipofisario de β-FSH (r=0,91; p= 0,00066; Figure 16). Los machos de mayor jerarquía
presentaron mayor contenido hipofisario de β-FSH que aquellos de menor jerarquía. No se
detectaron correlaciones para las otras hormonas hipofisarias medidas con respeto a la
dominancia entre los individuos no reproductivos (Tabla 8).
Tabla 8. Correlaciones entre el contenido hipofisario de las hormonas seleccionadas y los índices
de dominancia. Los datos fueron transformados a una escala ordinal dentro de cada experimento y
analizados juntos con un test de correlación nula (p) y coeficiente de correlación de rangos de
Spearman (r).
Variables correlacionadas con los índices de dominancia
Machos
Contenido hipofisario de
Hembras
r
p
-4
r
p
-0,05
0,88
β-FSH
0,91
6,6x10
β-LH
0,46
0,08
-0,20
0,57
SL
0,46
0,08
-0,65
0,06
el contenido hipofisario
de β-FSH y los índices de
55 kDa
dominancia (ID) en los
machos no reproductivos.
15 kDa
Los
individuos
reproductivos no fueron
incluidos en este gráfico
ni
en
el
análisis
estadístico. Los datos
fueron transformados a
una escala ordinal dentro
de cada experimento y
Una correlación positiva
fue encontrada entre el
orden
del
contenido
hipofisario de β-FSH en
cada experimento y los ID
(r=0,91; p= 0,00066; α=0,05). Los valores de los individuos del mismo experimento se
-37-
Felipe Alonso
4. DISCUSIÓN
"Hay algo que da esplendor a cuanto existe, y es la ilusión de
encontrar algo a la vuelta de la esquina."
El candor del padre Brown, Gilbert Keith Chesterton.
Esta tesis describe y caracteriza, a través de un primer experimento, el comportamiento
social y reproductivo de C. dimerus en condiciones de laboratorio, incluyendo el establecimiento de la jerarquía de dominancia, los diferentes estatus sociales y sus patrones de
coloración corporal asociados. En un segundo experimento fueron descriptas las jerarquías
de dominancia de los individuos no reproductivos y su relación con la fisiología reproductiva, patrones de coloración y su probabilidad de ascender de estatus social en función de
la posición que ocupa cada individuo en la jerarquía de dominancia, a través de experimentos independientes para ambos sexos.
4.1.
Experimento 1: Fisiología y comportamiento social y reproductivo
Durante la temporada de baja temperatura y de fotoperiodo corto, C. dimerus no se
reproduce y presenta un comportamiento gregario y un patrón de coloración característico. En esta especie, el fotoperiodo corto reduce la agresividad de los machos, tanto la
relacionada a la selección de territorio como la relacionada a su defensa. Además, cuando
se evaluó la preferencia de los machos por hembras expuestas a fotoperiodo corto y a
fotoperiodo largo, se observó que los mismos nunca elegían a las hembras de fotoperiodo
corto (Fiszbein et al., 2010). Esto indica que el fotoperiodo corto inhibe el comportamiento
reproductivo y, en consecuencia, disminuye la agresividad relacionada al mismo. A su vez,
observaciones personales en acuarios al aire libre permitieron constatar que las jerarquías
sociales no se mantienen durante esta época y que prácticamente no se observan
interacciones agresivas entre los individuos, de lo que se infiere que las jerarquías sociales
probablemente están directamente relacionadas a cuestiones reproductivas.
El comienzo de la temporada cálida, de mayores temperaturas y de fotoperiodo largo
marca el inicio de las interacciones sociales que determinan la jerarquía social de los
individuos en esta especie. El tamaño de los individuos es probablemente el factor más
importante en el establecimiento de dichas jerarquías, lo que posiblemente esté
relacionado con la fuerza de los animales. Esto se apoya en la observación de que las
jerarquías son establecidas por interacciones agresivas, que incluyen el contacto físico.
Todos los despliegues de amenaza tienen el efecto común de hacer parecer al pez "lo más
grande posible" al maximizar su área visible. Esto podría estar relacionado con que el
tamaño corporal podría ser un buen indicador de la fuerza del individuo y podría explicar
porqué en los experimentos realizados, el macho reproductivo territorial, que era
-38-
dominante sobre el resto, fue siempre el más grande. En el cíclido convicto Amatitlania
nigrofasciata, las hembras no mostraron preferencias basadas en la experiencia
reproductiva del macho o en su estatus social, pero sí mostraron preferencia por el más
grande entre dos machos (Noonan et al., 1983; Gagliardi-Seeley et al., 2009). A su vez, se
ha observado también que los machos de esta especie prefieren hembras grávidas sobre
no grávidas, y la más grande entre dos hembras grávidas (Nuttal y Keenleyside, 1993). En
observaciones de campo en A. nigrofasciata, se observó que los individuos reproductivos
se apareaban de acuerdo a su tamaño, los machos más grandes con las hembras más
grandes y las hembras más pequeñas con los machos más pequeños. Los machos
pequeños, y en algunos casos, las hembras más pequeñas, no fueron observados
reproduciéndose (Wisenden, 1995).
Una característica sobresaliente del comportamiento de C. dimerus es que la mayoría de
los despliegues reproductivos realizados fueron iguales a los utilizados como despliegues
de amenaza. Esta convergencia sugiere que probablemente estas características
seleccionadas primero intrasexualmente, fueron luego seleccionadas intersexualmente
(revisado en Anderson, 1994) y cooptadas como despliegues reproductivos ya que podrían
ser buenos predictores de la capacidad del macho de obtener una buena posición en la
jerarquía y entonces, la preferencia de las hembras por estas características estaría
correlacionada con un valor adaptativo positivo para las mismas. Esto también sería válido
para explicar el hecho de que los machos sean más grandes que las hembras, habiéndose
seleccionado esta característica por selección inter e intrasexual.
Como fue observado en C. dimerus, las hembras del cíclido convicto, en lugar de seleccionar un macho por sobre otro al principio del periodo de cortejo, continúan visitando a
ambos machos hasta el momento de la puesta. Se ha sugerido que este comportamiento
podría tratarse de una táctica de reaseguro y no de indecisión de la hembra (GagliardySeeley et al., 2009). A su vez, se observó una mayor agresividad en machos que en
hembras durante el periodo prepuesta y las hembras invirtieron más tiempo que los
machos en el cuidado parental, al igual que en el cíclido convicto (Gagliardy-Seeley et al.,
2009). Como en el cíclido neotropical Amphilophus citrinellus (Rogers, 1987), los machos
de C. dimerus presentaron mayor agresividad (número de despliegues agresivos) hacia
otros machos que hacia otras hembras.
En C. dimerus aquellos individuos que adquieren territorios reproductivos presentan su
fisiología adecuada para la posibilidad de reproducirse y muestran una coloración intensa y
brillante de fondo, opuesta a la coloración oscura de fondo de los individuos nRnT, lo que
probablemente sea un despliegue de sumisión. En el cíclido Convicto se observó que el
dicromatismo sexual afectaba la agresión intrasexual entre las hembras (Beeching et al.,
1998). En C. dimerus, aquellos peces con un rango menor en la jerarquía social, no
obtuvieron territorios reproductivos y se ubicaron debajo de las hojas de las plantas
-39-
Felipe Alonso
flotantes del acuario, defendiendo agresivamente su posición frente a otros individuos de
menor rango en la jerarquía social. El mantenimiento de una jerarquía de dominancia
entre los individuos no reproductivos parece estar no solamente relacionado con el acceso
a recursos como alimento (ej.: insectos que viven entre las plantas) y refugio, sino que
también podría eventualmente, determinar el acceso a nuevos territorios reproductivos
debido a la muerte de los individuos reproductivos, o cambios ambientales, como por
ejemplo inundaciones de zonas aledañas.
Los rápidos y complejos cambios en el patrón de coloración de estos peces les confieren un
sistema capaz de generar un gran número de señales en distintos contextos y de enviar esa
información rápidamente, lo cual refuerza el concepto de que las claves visuales son muy
importantes en la comunicación de los peces en general. Esta característica de su
comunicación social puede tener un valor adaptativo positivo al permitir una adecuación
rápida a cambios en el estatus social y el ambiente. Los cambios de coloración relacionados
a las bandas oscuras, líneas y manchas del cuerpo fueron rápidos, sugiriendo que los
mismos están probablemente controlados por el sistema nervioso, aunque los cambios en
la coloración de fondo del pez son adecuaciones de más largo término y, en consecuencia,
es más probable que estén bajo control endocrino.
A su vez, la gran variabilidad intraindividual en el patrón de coloración que presentan las especies
de cíclidos probablemente está relacionada no sólo con cuestiones sociales sino también con la
diversidad y variabilidad de los ambientes en los que éstos habitan. De esta forma, el patrón de
coloración será más o menos conspicuo o críptico dependiendo del contexto ambiental en el que
se encuentren los individuos. En consecuencia, la respuesta a nivel del patrón de coloración
corporal frente a un determinado contexto social podría ser diferente en distintos ambientes con
diferentes colores y patrones de fondo, ya que para que, por ejemplo, una señal visual resulte
conspicua, ésta debe ser diferente a la señal visual del fondo. Este efecto pudo observarse en
poblaciones naturales del pez killi (Cyprinodontiformes) de aleta azul Lucania goodei, en el cual,
poblaciones con diferentes tipos de luminosidad de fondo presentaban diferentes proporciones
de morfos de patrones de coloración (Fuller, 2002).
Por otra parte, las similitudes entre los comportamientos de diferentes especies de cíclidos
neotropicales indicarían que algunos de estos patrones de comportamiento han sido
conservados durante la evolución de este linaje o que convergieron debido a presiones selectivas
similares relacionadas a vivir en hábitats similares. Sin embargo, la primera hipótesis podría ser la
más parsimoniosa ya que hay otras numerosas características compartidas por estas especies,
como el patrón de coloración (ej.: brillante y colorido en los dominantes, bandas verticales
oscuras, etc.). Para una mejor comprensión de la evolución del comportamiento y la fisiología
reproductiva de los cíclidos, deberían realizarse estudios filogenéticos que incluyan contrastes
independientes con estos caracteres.
-40-
En el cíclido africano Astatotilapia burtoni, (=Haplochromis burtoni), los machos territoriales
modifican sus patrones de coloración más rápido, pesan más y tienen los testículos con mayor IGS
y maduros que los no-territoriales (Fernald, 2002). En grupos establecidos del altamente territorial
cíclido africano Neolamprologus pulcher, que vive en grupos, los individuos dominantes tienen
niveles más altos de andrógenos y una mayor inversión en términos energéticos, en gónadas que
aquellos subordinados (Fitzpatrick et al., 2006; Desjardins et al., 2008) pero las concentraciones
plasmáticas de andrógenos no se correlacionan con la inversión gonadal relativa en hembras o
machos, ganadores o perdedores, luego de competir por un territorio (Taves et al., 2009).
Considerando el presente diseño experimental, en C. dimerus no se encontraron diferencias entre
el IGs de los machos RT y los nRnT. Una hipótesis alternativa que podría explicar esto podría ser
que dado que las oportunidades reproductivas pueden ocurrir en cualquier momento durante el
periodo reproductivo, tendría un valor adaptativo positivo para los individuos nR estar siempre
listos para reproducirse durante el mismo. Sin embargo, es probable que no se hayan detectado
estas diferencias por la naturaleza de corto término del estudio, lo que pudo enmascarar un efecto
del estatus social sobre la inversión gonadal que llegue a reflejarse en un aumento en el peso de las
mismas. Además, el hecho de que los machos reproductivos fueran sacrificados 8 días postpuesta, puede haber resultado en bajos valores de IGs para estos individuos, ya que los mismos
habrían espermiado hace poco tiempo (8 días).
El hecho de que diferentes concentraciones plasmáticas de cortisol estén relacionadas con el
estatus social de los individuos, indicaría que los diferentes estatus sociales podrían implicar
diferentes niveles de estrés. En ambos sexos, los individuos nRnT presentaron mayores niveles
de cortisol plasmático que los RT. En A. burtoni fue claramente demostrado que los machos nT
tenían mayores niveles plasmáticos de cortisol que los T, pero esto también era dependiente de
las condiciones de las comunidades y el periodo de tiempo bajo estas condiciones (Fox et al.,
1997; White y Fernald, 1997). En C. dimerus, el cortisol podría actuar como una señal endógena
relacionando el entorno social del animal con su comportamiento y estado reproductivo. Las
agresiones de contacto físico de los individuos R hacia los nR podrían inhibir las señales que
disparan la reproducción de los nR al incrementar los niveles de cortisol, excluyendo en
consecuencia a estos individuos de la competencia por la reproducción con los R y dejando más
recursos disponibles para la progenie de los individuos R. Los despliegues de sumisión tendrían
mayor probabilidad de ocurrir en peces con altos niveles plasmáticos de cortisol, lo que
probablemente podría tendría un valor adaptativo positivo si esto disminuyera los ataques hacia
estos individuos de menor rango jerárquico por parte de los individuos de mayor rango. Las
mayores concentraciones plasmáticas observadas en los machos en relación a las hembras
podrían deberse a que los machos muestran mayor agresividad (mayor número de interacciones
agresivas en el tiempo). Para dilucidar estas cuestiones, deberían realizarse manipulaciones
experimentales del cortisol plasmático junto con experimentos comportamentales.
En C. dimerus, el menor contenido hipofisario de β-FSH en machos nR, en comparación con
aquellos R, indicaría una inhibición de la síntesis y/o secreción de esta gonadotrofina. Esto
-41-
Felipe Alonso
podría deberse a una inhibición, a través del cortisol plasmático, de la síntesis o liberación
de GnRH, ya que, por ejemplo, en ovejas se ha observado que incrementos en el cortisol
plasmático disminuyen la frecuencia de los pulsos de liberación de GnRH (Oakley et al.,
2009). Sin embargo no podemos descartar un efecto debido a un nuevo comienzo de la
espermatogénesis en los machos RT considerando que fueron muestreados 8 días luego de
haber espermiado. El mayor contenido hipofisario de SL en los machos RT respecto a los
nRnT, podría relacionarse con la coloración más brillante y colorida que presentan los
mismos, probablemente vinculada con la defensa territorial, reproducción y cuidado
parental. En estudios previos realizados en esta especie se observó que animales
mantenidos en acuarios con fondo negro mostraban una coloración más oscura y mayor
contenido hipofisario de SL que aquellos animales mantenidos con fondo blanco (Canepa
et al., 2006). A su vez, en hembras de pejerrey Odontesthes bonariensis (Valenciennes,
1835) se encontraron diferencias en relación a SL asociadas al estado reproductivos de las
mismas (Vissio et al., 2002), sin embargo esas diferencias podrían estar más relacionadas a
diferencias en el patrón de coloración de esos individuos que a una influencia directa de SL
sobre el eje reproductivo. Por otro lado, en el presente trabajo no se encontraron
diferencias significativas en el contenido hipofisario de β-FSH, β-LH, y SL entre las hembras
RT y nRnT, aunque un posible efecto no puede descartarse debido a las limitaciones
propias de las técnicas de semicuantificación y al relativamente bajo número de réplicas
que implican una relativa baja potencia de las pruebas estadísticas al momento de detectar
diferencias significativas, por lo que podría esperarse que diferencias sutiles no sean
detectadas con esta metodología.
En resumen, los machos reproductivos presentaron un mayor contenido hipofisario de
hormona folículo estimulante (β-FSH) y somatolactina (SL) en comparación con aquellos no
reproductivos, mientras que no se encontraron diferencias entre las hembras. Tampoco se
encontraron diferencias entre los índices gonadosomáticos (IGs) de los machos. Los
individuos no reproductivos presentaron niveles plasmáticos mayores de cortisol para
ambos sexos. Aunque los individuos reproductivos dominantes podrían estar inhibiendo la
reproducción de los peces de menor jerarquía a través de interacciones de contacto físico,
aumentando sus niveles de cortisol y disminuyendo, a través de esta última hormona, el
contenido hipofisario de FSH y SL, esto no se vio reflejado a nivel gonadal en cuanto a los IGs.
Por otra parte, en este primer experimento se observó que los individuos inhibidos
socialmente de reproducirse mantenían una jerarquía social entre ellos, característica que
en general no ha sido muy estudiada en otras especies, ya sea porque probablemente los
individuos no reproductivos han sido subestimados en los estudios, al igual que las
hembras, o porque no han sido estudiados adecuadamente o, tal vez, porque en otras
especies esta características no están presentes. En definitiva, dado que los individuos no
reproductivos de esta especie mantienen una jerarquía social y que estos peces son
normalmente depredados y sus ambientes naturales están sometidos a frecuentes
-42-
variaciones ambientales, como inundaciones, es probable que estas situaciones generen
nuevas oportunidades de ascenso de estatus social y reproducción para estos individuos y
que estas jerarquías observadas estén relacionadas con esta probabilidad de ascenso social
y reproducción. En consecuencia se planteó un segundo experimento para poner a prueba
la hipótesis de que la jerarquía social de los individuos inhibidos socialmente de
reproducirse está correlacionada con la probabilidad, por parte de los mismos, de ascender
a un estatus social reproductivo y, por lo tanto, éstos presentarían diferencias a nivel de su
fisiología reproductiva asociadas con esta probabilidad; cuestión que supone que esto
podría resultar ser de un valor adaptativo positivo.
4.2.
Experimento 2: Oportunidad de ascenso en el estatus social
En este experimento, la jerarquía de los individuos no reproductivos de C. dimerus fue
caracterizada independientemente para machos y hembras en condiciones de laboratorio. A
su vez, se estudió la correlación de la jerarquía social con: variables morfométricas, peso
corporal, índices organosomáticos, hormonas de origen adrenal relacionadas con cambios en
el patrón de coloración (SL; Cánepa et al., 2006), cortisol, andrógenos y hormonas de origen
hipofisario relacionadas con la fisiología reproductiva (FSH, LH). La relación de estas variables
con la oportunidad de ascenso social fue estudiada simultáneamente. Como resultado de
estos análisis se observó que las jerarquías sociales eran lineales para ambos sexos. El rango
de los individuos dentro de la jerarquía social de dominancia fue dependiente del tamaño,
en los machos, aunque no en las hembras, en las que no se encontró una correlación de los
índices de dominancia con la longitud estándar (LE) o con su peso. La jerarquía en las
hembras parecería estar determinada por otras variables no medidas en el presente estudio,
como la motivación o la personalidad, como fue observado en el killi de aleta azul Lucania
goodei Jordan, 1880, en el cual se observó que ni el tipo comportamental ni la jerarquía
social estaban asociados al tamaño o condición corporal (McGhee y Travis, 2010). La
repetibilidad de tipos comportamentales y la estabilidad en los resultados de las
interacciones agresivas sugieren que los fenotipos comportamentales son características
inherentes de los individuos, más que respuestas a corto término a experiencias sociales
recientes o niveles diarios de alimento o estrés y podrían potencialmente tener una base
temprana ambiental o genética (McGhee y Travis, 2010).
Además, se estudió la relación entre la jerarquía de dominancia de los individuos no
reproductivos y la probabilidad de ascenso en el estatus social, relacionada a una oportunidad de reproducción, en C. dimerus. Se encontró que los individuos no-reproductivos con
el mayor rango social (el mayor índice de dominancia) fueron siempre aquellos que
ascendieron a un estatus reproductivo cuando se generó la oportunidad de ascenso social
al retirar al individuo reproductivo del mismo sexo. El mantenimiento de una jerarquía
social entre los individuos no reproductivos parece estar directamente relacionado con la
-43-
Felipe Alonso
probabilidad de ascenso en el estatus social. Sin embargo, podría también estar
relacionado con el acceso a alimento y refugio, ya que los peces de menor rango en la
jerarquía permanecían cerca de la superficie del agua, en una posición que los expondría a
la depredación por parte de aves en sus ambientes naturales, lo cual fue constatado por
observaciones personales en los hábitats de estos animales mencionados anteriormente.
Por otra parte, al estudiar la relación entre las concentraciones plasmáticas de cortisol de
los individuos y sus respectivos índices de dominancia se encontró una correlación
negativa entre los mismos. Por ello, se propone que el cortisol podría estar actuando como
una señal endógena del estrés social debido a las interacciones agresivas entre los
individuos y podría estar indirectamente mediando la coloración oscura de los individuos
de menor rango, actuando ya sea directamente sobre los melanóforos o sobre las hormonas que controlan su estado de dispersión o agregación como SL o la hormona
concentradora de melanocitos (MCH), que en peces se sintetiza en la neurohipofisis,
favoreciendo un despliegue de sumisión por parte de los mismos como sería la coloración
oscura y opaca de estos individuos. Eventualmente se podría esperar que aquellos
individuos de mayor jerarquía, que presentan mayores niveles de agresividad, tengan
niveles elevados de cortisol en plasma debido a que esta situación podría representar un
nivel mayor de estrés para estos individuos. Sin embargo, en el presente experimento esto
no resultó ser así; entre los individuos no reproductivos, los individuos de menor rango
jerárquico fueron los que presentaron los mayores niveles de cortisol, lo que es coherente
con que estos animales son los que perciben mayores niveles de agresividad y están, en
consecuencia, en una situación de mayor estrés. Además, como se observó en el experimento 1, los individuos reproductivos, que resultaron ser más agresivos, tenían menores
niveles de cortisol plasmático que aquellos no reproductivos. Esto indicaría que los niveles
de estrés/cortisol no están tan relacionados con el nivel de agresividad "emitida" sino más
bien con el nivel de agresividad "recibida".
En cuanto a la relación de los andrógenos (Testosterona (T) y 11-ceto-testosterona (11-KT))
con la dominancia no se encontraron correlaciones significativas entre los mismos para
ninguno de los sexos. Si bien esto puede deberse al bajo número de réplicas del
experimento (n=5 para machos, n=3 para hembras), estos resultados estarían en
concordancia con la "hipótesis del desafío" que sostiene que durante períodos de estabilidad social los andrógenos de los machos son más bajos que durante períodos sociales
inestables (Wingfield et al., 1990), ya que, según esta hipótesis, podría esperarse entonces
que los niveles de andrógenos aumenten mucho luego de la oportunidad de ascenso en el
estatus social y no antes. En el cíclido africano Astatotilapia burtoni, los niveles de 11-KT
en plasma aumentan 30 minutos después de la oportunidad de ascenso en el estatus
social, coincidentemente con un incremento de la agresividad. Sin embargo, los
comportamientos territoriales y los niveles plasmáticos de 11-KT se disocian a las 72 hs
luego del ascenso en el estatus social, sugiriendo la existencia de una rápida estabilización
-44-
social y/o un potencial incremento en la capacidad de producción de andrógenos (Maruska
y Fernald, 2010). Tomados en conjunto, estos resultados sugieren que, antes de que se
presente una oportunidad de ascenso en el estatus social, los andrógenos no variarían
entre los individuos no-reproductivos de diferentes niveles jerárquicos, aunque sí se
dispararía un incremento en los mismos cuando una oportunidad de ascenso social es
percibida. Por otra parte, el hecho de que no se observen diferencias en LH, y tampoco en
los andrógenos entre los individuos no reproductivos resulta coherente, ya que LH induce
la producción y liberación de andrógenos. A su vez, en Neolamprologus pulcher (Trewavas
y Poll, 1952), los niveles relativos de 11-KT y T están involucrados en el comportamiento de
dominancia de las hembras (Taves et al., 2009). Para dilucidar estas cuestiones en C.
dimerus, deberían realizarse estudios de corto término sobre los cambios inducidos en la
fisiología de los individuos por el cambio de estatus social.
En el experimento 1, se observó que los machos reproductivos de C. dimerus tenían mayor
contenido hipofisario de FSH y SL que los no reproductivos, mientras que no se detectaron
diferencias en los índices gonadosomáticos y, en el caso de las hembras, no se encontraron
diferencias para ninguna de estas variables con la metodología utilizada. En el experimento
2, la dominancia de los machos no-reproductivos estuvo positivamente correlacionada con
el contenido hipofisario de FSH y con los índices gonadosomáticos. Esto podría ser el
resultado de la inhibición gonadal de los machos de menor jerarquía a través de menores
niveles de FSH inducidos por un incremento del cortisol plasmático debido a las
interacciones agresivas. Por lo tanto, la inhibición sobre FSH sería más fuerte en los
individuos de menor rango, haciéndolos menos propensos a ascender de estatus social en
estas condiciones. Este mecanismo regulatorio sería de un valor adaptativo positivo para
estos individuos dado que éstos podrían invertir más energía en el crecimiento somático,
dedicando menos energía a la defensa de un territorio, al despliegue de interacciones
agresivas, y a la inversión reproductiva. De esta forma estos individuos podrían crecer más
rápido y alcanzar una oportunidad reproductiva en el futuro, ascendiendo de rango en la
jerarquía a través de un incremento en su tamaño. En concordancia con esta hipótesis, en
el cíclido africano Neolamprologus pulcher, los peces menos agresivos crecen más rápido
que aquellos más agresivos (Riebli et al., 2011). Además, en Astatotilapia burtoni (Günther,
1894), los machos no territoriales y los animales que ascienden de estatus social mostraron
un incremento en la tasa de crecimiento mientras que los machos territoriales y los
animales que descendían de estatus social presentaron una tasa de crecimiento menor o
incluso su tamaño se vio reducido (Hoffman et al., 1999). No se detectó una inhibición en
el eje reproductivo en las hembras no-reproductivas de C. dimerus, lo que sugiere una
diferente estrategia reproductiva para este sexo. Sin embargo, no puede descartarse la
existencia de diferencias debido al bajo número de réplicas (n=3), aunque tampoco pudo
observarse ninguna tendencia en los datos obtenidos. En N. pulcher, las hembras
subordinadas están en condiciones fisiológicas de reproducirse, pero estarían
comportamentalmente inhibidas de hacerlo (Heg, 2008).
-45-
Felipe Alonso
En cuanto al contenido hipofisario de SL y su relación con los índices de dominancia no se
encontraron diferencias significativas para ninguno de los sexos estudiados (machos:
r=0.46, p=0.08; hembras: r=-0.65 p=0.06). Sin embargo la falta de diferencias significativas
puede ser el resultado de una baja potencia estadística debida al número acotado de
réplicas (n=5 en los machos y n=3 en las hembras) más que a una verdadera falta de
correlación, ya que las diferencias en la intensidad de color corporal de los individuos de
diferente rango en la jerarquía pudieron observarse cualitativamente.
Los machos del cíclido Neotropical Amatitlania nigrofasciata (Günter, 1867) prefieren a las
hembras grávidas sobre aquellas no grávidas y a la más grande entre dos hembras grávidas (Nuttal
y Keenleyside, 1993). En este experimento, al igual que en el anterior, tampoco se encontró una
preferencia similar en C. dimerus, ya que la hembra que ascendía en la jerarquía a un estatus
reproductivo, no era ni la más grande ni la que presentaba el mayor índice gonadosomático o peso
gonadal absoluto. El único predictor encontrado acerca de qué hembra no reproductiva ascendía
de estatus social a uno reproductivo, fue su posición en la jerarquía social. En consecuencia, los
machos no parecerían estar eligiendo a la hembra o, si lo hacen, la elección no parece estar basada
en el número de huevos que ésta podría poner sino que estaría vinculada a su rango en la
jerarquía. Es decir, los machos podrían estar eligiendo a hembras dominantes dado que éstas
podrían ser "mejores" defendiendo a las crías, lo cual podría estar favorecido en las presentes
condiciones experimentales con una alta densidad de animales y, en consecuencia alta presión de
depredación sobre las crías por parte de los otros individuos presentes en el acuario. De ser
correcta esta hipótesis, si se percibiese un decremento en la presión de depredación por parte de
los machos, la elección podría cambiar de una que priorice la defensa de las crías (elegir una
hembra más agresiva) a una que priorice el tamaño de la puesta (hembras con gónadas más
grandes que puedan poner más huevos). Por otra parte, en estos experimentos las hembras nunca
pudieron elegir una pareja, ya que siempre hubo un solo macho con un territorio reproductivo en
los acuarios. Las hembras de mayor rango podrían también estar impidiendo que otras hembras
de menor rango formen pareja con el macho reproductivo, al atacar a las mismas y evitar que estas
puedan interactuar adecuadamente con el macho.
En A. burtoni, la disrupción del hábitat de una colonia causó que los machos cambiaran de
estatus social más frecuentemente que los animales mantenidos en ambientes estables
(Hoffman et al., 1999). Basándose en estos resultados, es probable que en las poblaciones
naturales de C. dimerus, los machos establezcan una jerarquía social determinada por el
tamaño de los individuos y en función del número de territorios disponibles, esta jerarquía
determinaría, a su vez, la prioridad de acceso de los individuos a los diferentes territorios. Las
hembras también establecerían una jerarquía social, que les daría prioridad para elegir a los
machos con territorios reproductivos, aunque es probable que los machos también muestren
selectividad para aceptar cierto tipo de hembras en su territorio. Aquellos machos que no
consiguen un territorio reproductivo, o un macho con territorio, en el caso de las hembras,
quedarán excluidos de la posibilidad de reproducirse. Pero si se generara una oportunidad de
-46-
ascenso en el estatus social, ya sea por depredación o muerte de uno de los individuos
reproductivos, o por modificaciones del hábitat, los individuos no-reproductivos de mayor
jerarquía ascenderían de estatus social y podrían reproducirse. En este escenario, la coloración
conspicua, brillante y colorida, de los machos reproductivos podría tener un valor adaptativo
positivo relacionado tanto a la atracción de las hembras como a la defensa del territorios
frente a otros individuos, resultando en una característica probablemente seleccionada intra e
intersexualmente, e incluso por presiones selectivas interespecíficas.
Aunque no puede descartarse completamente un efecto de haber retirado al macho reproductivo
y luego reintroducirlo sobre las variables fisiológicas medidas posteriormente, este efecto fue
minimizado y controlado por el diseño experimental ya que el comportamiento general de los
peces fue observado y se realizó una matriz de dominancia antes y después de retirar y
reintroducir al individuo reproductivo del acuario. Es importante remarcar que no se observaron
diferencias comportamentales o en las jerarquías entre las etapas analizadas, es decir, antes de
retirar al individuo reproductivo y luego de 2 semanas de haber reintroducido al mismo, momento
en el que se registraron las variables fisiológicas y se sacrificó a los animales. A su vez, el individuo
reproductivo nunca estuvo más de un día aislado de los individuos no reproductivos, ya que el
individuo no-reproductivo rápidamente ascendió de estatus social y luego fue reemplazado por el
individuo reproductivo "original" que había sido retirado previamente del acuario. Esto sucedió en
un muy breve período de tiempo (menor a un día) durante el cual el pez que ascendió de estatus
social fue completamente dominante antes de volver a su contexto social "original". Luego de
reintroducir al individuo reproductivo original con el resto de los peces en un nuevo acuario, se
permitió a los peces restablecer las jerarquías sociales y los mismos permanecieron en ese
contexto social por dos semanas más, antes de sacrificarlos y tomar las muestras para las
mediciones fisiológicas. Se considera que este diseño minimiza el posible efecto de retirar al pez
reproductivo del sexo correspondiente, lo que fue confirmado por las observaciones
comportamentales que no difirieron entre las etapas correspondientes.
En este experimento se demostró que los individuos no reproductivos de C. dimerus exhiben
una jerarquía social que determina que individuo asciende de estatus social ante una
oportunidad de este tipo. En los machos, esto estuvo relacionado al tamaño y peso de los
individuos y con cambios fisiológicos en el eje hipófiso-gonadal (FSH y IGS) sugiriendo que los
machos realizan ajustes fisiológicos previos a una oportunidad de ascenso en el estatus social,
relacionados a la probabilidad de ascenso en el estatus social como resultado de una jerarquía
de dominancia, lo cual no fue observado en las hembras.
En resumen, la jerarquía social está directamente relacionada con la probabilidad de ascenso
social y está también positivamente correlacionada con el tamaño de los individuos en el caso
de los machos, no así en las hembras. A su vez, ésta estuvo correlacionada negativamente con
los niveles de cortisol en plasma para ambos sexos, aunque no se detectó una correlación
entre la dominancia y los niveles de andrógenos en plasma. Los presentes resultados indican
-47-
Felipe Alonso
que no parecería haber una inhibición reproductiva en las hembras no reproductivas a nivel
fisiológico y que todas las hembras estarían listas para la reproducción, lo cual es así al menos
para todas las variables estudiadas. Por el contrario, la jerarquía social de los machos no
reproductivos presentó una correlación positiva con el contenido hipofisario de la hormona
folículo estimulante (FSH), y los índices gonadosomáticos. Esto sugiere un mecanismo
adaptativo de los machos no reproductivos, ajustando la inversión reproductiva en relación
con su probabilidad de ascenso en el estatus social, traduciendo la percepción de su posición
en la jerarquía social en una señal fisiológica a través de los niveles plasmáticos de cortisol, los
cuales regulan la inversión en los testículos a través de la inhibición hipofisaria de FSH, lo que
representa una respuesta anticipatoria a la oportunidad de ascenso en el estatus social.
Conclusiones Finales:
Respecto a las hipótesis y objetivos planteados en la presente tesis se puede concluir que:
1. Los machos no reproductivos presentan menor contenido hipofisario de β-FSH y SL y una coloración
más opaca y, tanto en machos como hembras, los individuos no reproductivos presentan mayores
niveles de cortisol, aunque esto no se vio reflejado en un menor IGS en los machos.
2. Los individuos de mayor rango en la jerarquía social son los que ascienden de estatus social
y forman una pareja reproductiva cuando se presenta una oportunidad de ascenso social.
3. El rango en la jerarquía social de los machos está determinado por su tamaño y peso
corporal relativos, no así en las hembras.
4. La dominancia de los machos no-reproductivos está correlacionada con el contenido
hipofisario de β-FSH y sus índices gonadosomáticos, aunque no se encontró una correlación
con el contenido de SL y β-LH, ni con las concentraciones plasmáticas andrógenos. Ninguna de
estas variables estuvo correlacionada con la dominancia en las hembras.
5. Para ambos sexos se encontró una correlación positiva entre el contenido hipofisario de
cortisol y los índices de dominancia de los individuos.
6. Estas conclusiones apoyan la hipótesis de que los machos presentan diferencias fisiológicas
previas al ascenso en el estatus social, relacionadas con la probabilidad del mismo a través
de su rango en la jerarquía social, lo cual no fue constatado en las hembras.
-48-
5. BIBLIOGRAFÍA CITADA
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"He hecho esta carta más larga de
lo usual porque no tengo tiempo
para hacerla más corta..."
Blaise Pascal
-51-
Felipe Alonso
6. ANEXO
6.1.
Definiciones de algunos términos utilizados en este trabajo:
Jerarquía social: Orden de dominancia de los individuos de un grupo social. Ejemplo: Si el
individuo A domina a B y a C, y B domina a C entonces la jerarquía social de dominancia
sería: A>B>C. Es decir que este concepto hace referencia a un conjunto de individuos.
Rango: Es el lugar que ocupa un individuo dentro de la Jerarquía. Ejemplo: en la
jerarquía anterior, A tiene mayor rango que B y C, mientras que C tienen el menor
rango en la jerarquía. Es decir que este concepto hace referencia a un individuo
particular y es relativo a su contexto social.
Individuo subordinado: Individuo de menor rango social que otro. Es un término relativo al rango de otro individuo. Por ejemplo, en la jerarquía propuesta anteriormente,
B y C son individuos subordinados a A.
Estatus social: Se relaciona al estado reproductivo y de territorialidad de un individuo que,
entre otras cosas es determinado por su rango en la jerarquía (ver Resultados). Así, dos
individuos de diferente rango pueden tener el mismo estatus social. Por ejemplo para los
individuos dados en el ejemplo en la definición de jerarquía social, los individuos B y C, de
diferente rango podrían ser del mismo estatus social (ej.: no reproductivos-no territoriales)
y el individuo A de otro estatus social (ej: reproductivo-territorial).
6.2.
El hipotálamo y la hipófisis en los peces teleósteos.
La hipófisis es una de las glándulas endocrinas más complejas de los vertebrados. Regula la
actividad secretoria de otras glándulas endocrinas así como también produce, por sí
misma, hormonas que actúan directamente sobre los órganos efectores. Además es el
principal vínculo entre el sistema nervioso y el endócrino. La estructura básica del sistema
hipotálamo-hipófisis puede ser clasificada en tres áreas principales: el hipotálamo, que
deriva del diencéfalo; la neurohipófisis, que deriva del diencéfalo ventral y actúa como
órgano neurohemal; y la adenohipófisis, que es la porción endocrina de la glándula. La
neurohipófisis está compuesta por las terminales nerviosas de las neuronas secretoras
cuyos somas se encuentran principalmente en el área preóptica y en el hipotálamo.
En los peces teleósteos no hay ni eminencia media ni sistema porta (una red de capilares
sanguíneos en el cual las neuronas hipotalámicas liberan sus productos de secreción en el
sistema circulatorio y a través del cual alcanzan a la adenohipófisis). Como sinapomorfía de
-52-
este grupo se observa que la neurohipófisis se interdigita con la adenohipófisis, lo cual
indica una innervación directa de las células endocrinas por parte de las fibrqas
neurosecretoras provenientes del área preóptica e hipotálamo. En la Figura 17 puede verse
un esquema generalizado de la hipófisis de un pez teleósteo (Bernier et al., 2009).
Figura 17. Esquema representando la estructura de la hipófisis de un pez teleósteo. A, pars distalis
rostral; B pars distalis proximal; C, pars intermedia. Las regiones A, B y C son parte de la
adenohipófisis. D, pars nervosa de la neurohipófisis (Modificado de Bernier et al., 2009).
6.3.
Gonadotrofinas en peces teleósteos
La reproducción en los peces es controlada por la acción de la hormona folículo estimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Éstas p son glicoproteínas heterodiméricas
compuestas por una subunidad común α, y una subunidad hormona específica β. LH ha
sido caracterizada en un buen número de especies de peces teleósteos. LH y FSH son
producidas en células diferentes en la hipófisis y muestran diferentes patrones de
expresión en las diferentes etapas del ciclo reproductivo y se ha demostrado que actúan
sobre las gónadas produciendo esteroides sexuales y otros factores gonadales que juegan
un factor importante en el desarrollo y la maduración de las gametas y las gónadas.
La principal diferencia de FSH y LH de peces con las de mamíferos es que en
peces se solapan más sus funciones debido a que hay receptores más
promiscuos que reconocen a ambas hormonas.
Basado principalmente en el conocimiento de sus acciones en salmónidos, FSH está
implicada en el control de la gametogénesis ya que estimula la producción de 17β-estradiol
y la incorporación de vitelogenina en el oocito en desarrollo. En machos, FSH estimula las
proliferación de las células de Sertoli y el mantenimiento de una espermatogénesis
cuantitativamente normal. Los niveles de LH suelen ser muy bajos o indetectables durante
las etapas tempranas del desarrollo reproductivo pero suben luego de la maduración
-53-
Felipe Alonso
donde se sabe que estimula la esteroidogénesis gonadal y que está involucrada en la
maduración de los oocitos, ovulación y espermiación. A su vez, estas hormonas son
inducidas por la hormona liberadora de gonadotrofinas (GnRH) producida por neuronas
cuyos somas están presentes en a lo largo de toda la región ventral del cerebro anterior y
proyectan sus axones hacia la neurohipófisis, estimulando la síntesis y secreción de LH y
FSH en la adenohipófisis. A su vez estas hormonas presentan una retroalimentación
negativa por los esteroides sexuales cuya síntesis estimulan (Bernier et al., 2009).
6.4.
Esteroides sexuales en peces
Las hormonas esteroideas gonadales son ampliamente conocidas por sus funciones
claves en la regulación de la reproducción, pero también contribuyen a la regulación
del balance energético (Gomez, 2007; Lovejoy y Sainsbury, 2009; O’Sullivan, 2009).
Originalmente, tanto mecanismos de retroalimentación positiva como negativa fueron
descriptos a través de experimentos de castración y administración hormonal
(Donaldson y McBride, 1967; Olivereau y Olivereau, 1979; Crim y Evans, 1983; Trudeau,
1997). Estos efectos positivos y negativos de los esteroides sexuales eran
frecuentemente contradictorios y dependían del esteroide considerado, la especie y el
estatus fisiológico, el órgano blanco (cerebro o hipófisis) y los parámetros estudiados.
La visión clásica respecto al efecto de los esteroides en el sistema hipotálamo-hipófisis es que los
mismos son producidos por glándulas periféricas, (principalmente en las gónadas aunque no
únicamente en éstas), en respuesta a la estimulación por las gonadotrofinas (FSH, LH). Como
contrapartida, estos esteroides luego generan una retroalimentación sobre los sistemas
neuroendocrinos controlando la secreción de estas hormonas tróficas ajustando su actividad a la
situación fisiológica. Sin embargo, un concepto emergente es que el cerebro por sí mismo es un
órgano esteroidogénico que expresa varias enzimas esteroidogénicas y, en consecuencia,
produce un número de esteroides cuya función está pobremente conocida (Bernier et al., 2009).
6.5.
Cortisol en peces
Los corticosteroides son hormonas esteroideas producidas en la corteza adrenal de los
tetrápodos y en las glándulas interrenales en los peces. Los corticosteroides están involucrados
en la regulación de muchos sistemas fisiológicos como la respuesta al estrés, la respuesta
inmune, el metabolismo de hidratos de carbono, los niveles de electrolitos en sangre y el
comportamiento. Los glucocorticoides han sido nombrados así por su relación con la inducción
de la movilización de la glucosa como una respuesta que reestablece la homeostasis sobre el
estrés, pero el cortisol también tiene importantes funciones regulatorias sobre el
metabolismo, desarrollo y la función inmunológica. Mientras que es claro que el cortisol es el
-54-
glucocorticoide más abundante en peces, ha habido un largo debate en relación a la exacta
naturaleza de los corticosteroides secretados por la interrenal (Bernier et al., 2009).
En A. burtoni fue claramente demostrado que los machos nT tenían mayores niveles plasmáticos
de cortisol que los T, pero esto también era dependiente de las condiciones de las comunidades
y el periodo de tiempo bajo estas condiciones (Fox et al., 1997; White y Fernald, 1997).
6.6.
Somatolactina
La somatolactina (SL) junto con Prolactina (PRL) y la hormona de crecimiento (GH) forman
una familia de hormonas hipofisarias que perteneces a la superfamilia de las citoquininas
de tipo I helicoidales y se piensa que estas hormonas y sus respectivos receptores habrían
coevolucionado por duplicación génica y posterior divergencia. SL es producida en la pars
intermedia de los Osteichthyes sensu lato (Actinopterygii y Sarcopterigyii). Se ha
hipotetizado que este gen habría surgido en el grupo de los Gnathostomata y se habría
perdido en la rama de los tetrápodos.
Las funciones fisiológicas de SL han sido propuestas por observaciones morfológicas de las
células de SL por inmunohistoquímica, midiendo los cambios en plasma e hipófisis de los
niveles de SL por radioinmunoensayo, y los niveles de expresión de ARNm de SL bajo
diferentes condiciones ambientales y fisiológicas. Se ha sugerido que SL estaría involucrada
en la adaptación a variaciones ambientales, esmoltificación, adaptación al fondo y a la
disminución en la iluminación, respuestas a estrés, control de algunos aspectos reproductivos, balance ácido base y la regulación del metabolismo de calcio y fosfato. Implícitamente,
también se ha relacionado a SL con el crecimiento y el metabolismo energético. Sin embargo
existen numerosos conflictos en relación a estas funciones propuestas (Bernier et al., 2009).
Los mecanismos regulatorios de la liberación de SL desde la hipófisis permanecen aún poco
conocidos. Hay evidencias relacionadas a observaciones histológicas que apoyan un posible
control por diversos factores hipotalámicos. Por ejemplo, las células inmunoreactivas a GnRH
fueron identificadas en contacto próximo a las células de SL en la pars intermedia y habría
evidencia que apoya que MCH también regularía positivamente la liberación de SL. Por otra
parte existiría una inhibición de la misma por parte de dopamina. (Bernier et al., 2009).
-55-
Felipe Alonso
6.7.
Bibliografía Citada en el Anexo
B ERNIER NJ, V AN D ER K RAAK G, F ARRELL AP, B RAUNER CJ. (2009). Fish neuroendocrinology.
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"La vida no es la que uno vivió, sino la que uno recuerda,
y cómo la recuerda para contarla"
Gabriel García Márquez (Vivir para contarla: 2002)
-56-

Comportamiento y fisiología del control social de

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